EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE

EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE ROČNÍ ZPRÁVA K ŘEŠENÍ PROJEKTU MINISTERSTVA DOPRAVY ČR Grant MD ČR č. 1F44E/022/210

FAKULTA DOPRAVNÍ ČVUT PRAHA KATEDRA EKONOMIKY A MANAGEMENTU DOPRAVY

A TELEKOMUNIKACÍCH

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE CENTRUM PRO OTÁZKY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

Praha, leden 2005

PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory www.fineprint.cz

EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE ROČNÍ ZPRÁVA K ŘEŠENÍ PROJEKTU MINISTERSTVA DOPRAVY ČR Grant MD ČR č. 1F44E/022/210

Prof. Ing. Bedřich Duchoň, CSc. a kol.

FAKULTA DOPRAVNÍ ČVUT PRAHA KATEDRA EKONOMIKY A MANAGEMENTU DOPRAVY

A TELEKOMUNIKACÍCH

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE CENTRUM PRO OTÁZKY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Leden 2005, Praha

2


OBSAH 1. Úvod ..................................................................................................................................4 2. Výchozí stav.......................................................................................................................5 3. Doprava, vývoj a důsledky .................................................................................................8 3.1 Vývoj počtu vozidel......................................................................................................9 3.2 Energetická náročnost dopravy ...................................................................................10 3.3 Vývoj vybraných emisí z dopravy v České republice ..................................................14 3.4 Vývoj cen automobilového benzínu a motorové nafty................................................20 4. Plyny................................................................................................................................23 4.1 Zemní plyn ................................................................................................................23 4.2 Uplatnění LPG, CNG a LNG v provozu motorových vozidel......................................25 4.3 Bioplyn, jeho vznik, výroba, zpracování a využití.......................................................32 5. Biopaliva, bioetanol, ETBE, MTBE .................................................................................36 5.1 Pojem biopaliv............................................................................................................36 5.2 Využití biomasy, suroviny a jejich přeměny................................................................37 5.3 Využití biopaliv v dopravě..........................................................................................41 5.4 Bioetanol ....................................................................................................................45 5.5 Bioetanol - oxigenát BA .............................................................................................49 5.6 Emisní charakteristiky biopaliv...................................................................................51 5.6.1 Biopaliva na bázi metylesterů ..............................................................................52 5.6.2 Biopaliva na bázi alkoholů ...................................................................................55 5.6.3 Srovnání paliv na bázi metylesterů a alkoholů......................................................58 5.7 Případová studie - Využití biopaliv ve Francii.............................................................61 6. Vlastnosti alternativnich paliv a spalovací motory ............................................................70 6.1 Základní technologické požadavky při používání alternativních paliv .........................70 6.2 Alternativní paliva pro spalovací motory ....................................................................71 7. Právní rámec podpory alternativních paliv v EU...............................................................76 7.1 Obecné zásady pro státní podporu k ochraně životního prostředí.................................76 7.2 Národní dimenze ........................................................................................................82 8. Zhodnocení a doporučení .................................................................................................93 Příloha 1 – Řetězce přeměn energie pro silniční dopravu Příloha 2 – Schéma výroby bioplynu – anaerobní fermentace organických látek Příloha 3 – Výsledky laboratorních zkoušek automobilových benzínů s obsahem lihu Tabulky finančního vypořádání

3


1. ÚVOD Tato zpráva představuje výsledky práce týmu katedry ekonomiky a Managementu dopravy a telekomunikací FD ČVUT a Centra pro otázky životního prostředí UK. Práce byly započaty 1.4.2004 a podle zpracovaného harmonogramu akcí byly splněny čtyři aktivity: zřízení webových stránek grantu na stránkách katedry, přehled průzkumu literárních pramenů a rešeršovaných zdrojů, založení databáze s cílem průběžného doplňování po dobu zpracovávání tématu a konečně vypracování Dílčí zprávy za dobu od 1.4. do 31.12.2004. Práce je strukturována podle předcházejícího obsahu a je ukončena shrnutím podstatných závěrů, které jsou vztaženy ke čtyřem oblastem reprezentovanými Ministerstvem dopravy, Ministerstvem průmyslu a obchodu, Ministerstvem zemědělství a Ministerstvem životního prostředí. Jde zejména o shrnutí výhod a nevýhod nasazení alternativních paliv, ale jsou zejména akcentovány otázky a problémy spojené s řešením úspěšného nasazení alternativních paliv. Nutno zdůraznit, že zavádění alternativních energetických zdrojů a využívání alternativních paliv v silniční a městské dopravě je navýsost systémová záležitost a je potřebné hledat syntézu prvků technických a technologických, ekonomických, ekologických a legislativních.

4


2. VÝCHOZÍ STAV Trh pohonných hmot vstoupí do začátku roku 2005 se dvěma významnými změnami. Prvá změna se týká kvality benzinu a motorové nafty. Nejpozději od 1.1.2009 mají být plošně zavedeny benziny a motorová nafta, které by měly obsahovat nejvýše 10 mg síry/kg a u benzinů navíc snížený obsah aromátů. Tím dochází k aplikaci směrnice 2003/17/ES z 3. března 2003. Od 1.1.2005 budou na trh plošně uvedeny benziny a motorová nafta s obsahem síry nejvýše 50mg/kg. U benzinů se tak obsah síry sníží třikrát a u motorové nafty sedmkrát. U nově konstruovaných motorů se tak zlepší kvalitativní vstupy paliva a podstatně se sníží emise do ovzduší. Provozní zkoušky potvrzují, že větší váhu na emise výfukových plynů má právě nižší obsah síry. Ve zbývajících letech do roku 2009 pak dojde k náhradě paliv s 50mg/kg palivy s požadovanými 10mg/kg síry. Rafinerie v Kralupech i v Litvínově by mohly dodávat motorovou naftu s 10 mg/kg ještě letos. Druhá změna se týká používání biopaliv případně jiných obnovitelných zdrojů v dopravě. Jde zejména o realizaci směrnice 2003/30/ES z 8.května 2003. Tato směrnice se snaží podpořit používání obnovitelných zdrojů pro paliva, která by nahradila stávající benziny a motorovou naftu. Cílem této směrnice je dosáhnout snižování emisí oxidu uhličitého, podpořit zemědělský sektor a v neposlední řadě snížit stupeň závislosti evropských zemí na dodávkách ropy. Směrnice však neukládá povinný přídavek biopaliv do benzinů ani neurčuje výši tohoto přídavku. Stanovuje pouze povinnost členských zemí podporovat použití biopaliv v dopravě s cílem dosažení určitého podílu těchto paliv na trhu pohonných hmot. Tohoto podílu lze dosáhnout buď míšením biopaliv s klasickými palivy nebo spálením čistého biopaliva nebo případnou přeměnou např. bioethanolu na vhodnější formu (ETBE). Biopaliva v nízkých koncentracích ve směsích s fosilními pohonnými palivy je možné použít ve stávajících vozidlových parcích s předpokladem budoucí konstrukce motorů umožňující využít i vyšších koncentrací biopaliv ve směsi fosilními palivy na bázi ropy. Uvedená směrnice 2003/30/ES doporučuje využití následujících typů biopaliv: biomethanol, bioethanol, bionafta (methylester na bázi rostlinného nebo živočišného oleje), bioplyn, biodimethylether, bioethylterciární butylether (bio-ETBE), biomethylterciární butylether (MTBE), synthetická biopaliva, biovodík a čistý rostlinný olej. Jejich použití může být jak ve směsích tak i v čisté formě. Směrnice 2003/30/ES je v České republice transponována zákonem č.92/2004 Sb. Tento zákon stanoví povinnost zajistit využívání biopaliv výrobcům, dovozcům a distributorům tak, aby sortiment motorových benzinů a motorové nafty dodávaný na trh motorových paliv obsahoval minimální množství biopaliv nebo jiného obnovitelného paliva. Tato podmínka byla dána prováděcím předpisem v podobě nařízení vlády ČR. Dále je výše uvedená směrnice ES podpořena Vyhláškou Ministerstva průmyslu a obchodu ČR č. 229/2004 Sb. Vyhláška jednak definuje pohonné hmoty, které se mohou používat na pozemních komunikacích ČR, jednak stanovuje kvalitativní parametry a jejich sledování. Vedle současně používaných fosilních paliv je možné použít motorové benziny podle normy ČSN EN 228, kde MTBE je nahrazen ETBE, který je vyroben na bázi bioethanolu a směs benzinu s bioethanolem jehož maximální obsah může být 5%. Obdobně lze motorovou naftu podle normy ČSN 590 použít ve směsi s MEŘO max. 5%. Podle ČSN 65 6511 je možné použít směsné palivo s obsahem MEŘO s více než 31% hmot a čistá biopaliva např. bioethanol. Normou ČSN EN 14 214 je dáno použití bionafty, což je čisté MEŘO. 5


Uvedené skutečnosti charakterizují stav využívání alternativních paliv v dopravě. Jedním z problémů evropských zemí, Českou republiku nevyjímaje, je nárůst silniční dopravy. Tento nárůst vyvolává řadu problémů: vyšší energetickou spotřebu, stále se zvětšující zátěž životního prostředí plynnými a hlukovými exhalacemi a sílícími kongescemi na dopravní cestě extravilánu i intravilánu. S růstem energetických nároků se zvyšují i nároky na primární energetické zdroje. Zpracování uvedeného tématu v podstatě sleduje záměry Evropské unie v oblasti silniční dopravy: zajistit čistý a klimaticky vhodný dopravní systém tak, aby bylo zabezpečeno zásobování Evropy energií při rostoucí efektivnosti ekonomiky. Hospodářský, resp. průmyslový vývoj nemusí být doprovázen růstem základních výrobních faktorů, tudíž i růstem spotřeby energie. Úsporná (konzervační) opatření v technologických postupech, zvyšování energetické účinnosti, palivová substituce, racionální projektová a konstrukční činnost, výzkum zaměřený na úsporná opatření, zaměření na palivové cykly, cenová politika, to vše vedlo k tzv. dematerializaci ekonomiky a společnosti jako celku. Další hospodářský a společenský vývoj je bezesporu závislý na energetických zdrojích, které budou bezpečné, spolehlivé, pro životní prostředí nezávadné a hlavně jich bude dostatek. Žádný ze současných energetických zdrojů však není schopen vyhovět všem uvedeným požadavkům. Z světového vývoje existují dva problémy: globální klimatické změny, které jsou způsobeny užíváním fosilních paliv jako dominujícího primárního energetického zdroje a energetický problém, čím tato fosilní paliva nahradit tak, aby relativně dostačující objem těchto paliv byl nahrazen jinými palivy s odpovídajícím zajištěním energetických potřeb. Jedním z faktorů klimatických změn je tvorba skleníkového efektu. Na tuto tvorbu má dominující efekt dioxid uhlíku. Z analýzy faktorů, které ovlivňují emise dioxidu uhlíku lze vyjádřit makroekonomický vztah pro velikost emisí: CO2 = POP . h . en . eC02 kde

CO2 POP h en eCO2

(1)

množství emisí oxidu uhlíku počet obyvatelstva velikost hrubého domácího produktu na hlavu energetická náročnost ekonomického systému množství emisí CO2 na jednotku nositele energie (uhlíková náročnost)

Emise rostou s růstem obyvatel, s růstem ekonomiky, s vysokým energetickým vybavením ekonomiky a s vysokým podílem paliv s velkým obsahem uhlíku na jednotku nositele energie. Vysoký obsah uhlíku vede k velkým emisím oxidu uhlíku. Růst populace a ekonomický růst bude doprovázen růstem emisí, pak snížit emise lze snížením energetické náročnosti a uhlíkové náročnosti. Snížit uhlíkovou náročnost znamená přejít od fosilních paliv k takovým palivům, kde je nízký nebo vůbec žádný obsah uhlíku.

6


Na konferenci v Kjótu v roce 1997 byl potvrzen vzrůst emisí a konstatováno, že cíle předchozí konference v Rio de Janeiro v roce 1992 snížit emise oxidu uhlíku na úroveň roku 1990 zůstaly nenaplněny. Je pouze otázkou času konstatovat zda cíle stanovené v Kjótu byly brány vážně a jak budou splněny. Problém není v zajištění příslušných dohod, ale v tom, jaká je struktura spalovaných paliv. Jde v prvé řadě o obnovitelné zdroje a o technologie, které jsou schopny odstranit dioxid uhlíku. Skutečnost je taková, že tento oxid stále vzrůstá, protože se nadále využívá zdrojů s větším či menším obsahem uhlíku. Stabilizovat uhlíkové emise znamená nahradit fosilní paliva alternativními zdroji, tzn. obnovitelnými zdroji. Pokud nebudou k dispozici taková množství, která budou schopna tuto náhradu zajistit, lze stěží plnit dohody z Kjóta. Naskýtá se otázka, zda obnovitelné zdroje budou dostatečné, aby nahradily současnou spotřebu fosilních paliv. Obnovitelné zdroje zatím nemohou ekonomicky soutěžit s fosilními palivy, protože jejich cena je nižší s ohledem na jejich současný relativní nadbytek. V mnoha případech však možnost soutěže existuje. I tato práce by měla na tuto otázku odpovědět.

7


3. DOPRAVA, VÝVOJ A DŮSLEDKY Vývoj dopravy a s ním související statistiky vyšší spotřeby PHM, vlivu na životní prostředí a energetické náročnosti jsou charakteristickým rysem dopravy po přechodu od centrálně řízené ekonomiky na trží mechanismus. To je možné např. ilustrovat na vývoji osobní dopravy, která je v letech 1995 – 2002 charakterizována počátečním poklesem výkonů veřejné osobní dopravy a jejich stabilizací v konci tohoto období. a) Po poklesu železniční dopravy v období 1995 – 1999 dochází ke stabilizaci a přes kolísání v periodě 1999 – 2002 se přeprava stabilizuje. Z toho lze dedukovat, že cestující zvolil dopravu a nedojde –li ke změně v dosavadním vývoji vnějších faktorů, do roku 2010 by osobní doprava na železnici neměla významně klesnout, závěr opíráme o stabilizaci celkové hybnosti (tab. 3) a vývoj přepravy za dopravy uvedené v tab. 3.1. V důsledku rostoucích výkonů IAD klesá podíl železniční dopravy na celkovém objemu přepravy, ale výkony železnice na vybraných tratích a v dálkové přepravě není možné efektivně nahrazovat jiným druhem dopravy.

b) Analogické konstatování můžeme uvést u pravidelné autobusové dopravy. Po počátečním poklesu v období 1995 – 1999 dochází ke zmírnění snižování přepravy a nedojde-li k nepředvídatelným změnám, v příštích letech by výkony neměly klesnout pod 415 mil. osob za rok. Na pokles osobní přepravy ve veřejné dopravě měla vliv restrukturalizace ekonomiky a vznik malých podniků, které zaměstnávají pracovníky z blízkého okolí, kteří buď veřejnou dopravu nepotřebují nebo volí IAD. Uvedené faktory se promítají především do přepravních výkonů autobusové dopravy ve venkovském osídlení.

c) IAD zaznamenala zvýšení výkonů v celém sledovaném období, i když se dynamika mezi roky 1999 – 2002 výrazně zpomalila (příčinou je postupná saturace osobními automobily, svou roli sehrálo také prudké zvýšení cen PHM v roce 2002). Za rozhodující příčinu zvyšování výkonů považujeme stoupající počet osobních automobilů, jak uvádí tabulka 3.2.

8


1995

1999 %

2002

%

%

2002 1995

2002 1999

Přepravní objem (mil. osob) železniční doprava pravidelná autobusová doprava IAD Celkem Přepravní výkon (mil. oskm) železniční doprava pravidelná autobusová doprava IAD Celkem Průměrná přepravní vzdálenost (km) železniční doprava pravidelná autobusová doprava IAD

227,1 8,83 175,0 6,90 175,0 6,49 77,06 644,2 25,05 430,0 16,96 426,6 15,82 66,22 1 700,0 66,11 1 930,0 76,13 2 095,0 77,69 123,24 2 571,3 100,00 2 535,0 100,00 2 696,6 100,00 104,87

100,00 99,21 108,55 106,37

8 005,0 11 763,2 54 500,0 74 268,2

94,69 105,13 104,56 103,69

10,78 15,84 73,38 100,00

35,2 18,3

6 930,0 5 950,0 62 250,0 75 130,0

39,6 13,8

9,22 7,92 82,86 100,00

6 562,0 6 255,0 65 089,0 77 906,0

8,42 81,97 8,03 53,17 83,55 119,43 100,00 104,90

37,5 14,7

32,1 32,3 31,1 Tab. 3.1 – Srovnání přepravních výkonů veřejné os. dopravy v letech 1995 – 2002 Zdroj: Ročenky dopravy ČR

Počet osobních automobilů index (1995=100) index přepravy IAD (1995=100)

1995 3113 100

1999 3625 116,4

2002 3738 120,1

100 114,2 119,4 Tab. 3.2 – vývoj počtu osobních automobilů v ČR (1995 – 2002) Zdroj: Ročenky dopravy ČR

Podobný vývoj bylo možné sledovat i v dopravě nákladní, tedy přesun značné části přeprav na dopravu silniční, především kamionovou. Celkově tedy v tomto období bylo možné sledovat následující důsledky výše zmíněných trendů.

3.1 VÝVOJ POČTU VOZIDEL Počet motorových vozidel v České republice se od roku 1990 stále zvyšuje. Stupeň motorizace, vyjádřený počtem automobilů do 3,5 t na 1 000 obyvatel, má tak trvale stoupající tendenci. Nejvýraznější je tento růst v období let 1993 – 1999. Do roku 2001 v porovnání s rokem 1990 vzrostl tento ukazatel o více jak 60 %. Tempo růstu se však počínaje rokem 2000 v důsledku nasycení trhu zmírňuje. Popisovaný vývoj je patrný z následujícího grafu:

9


5500

Počty motorových vozidel do 3,5 t v ČR (tis. vozidel)

5000

4500

4000

3500

3000 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.1 - počet vozidel v České republice, Zdroj: CDV

3.2 ENERGETICKÁ NÁROČNOST DOPRAVY Spotřeba energie a podíly emisí plynoucí z využívání spalovacích procesů závisí na mnoha faktorech a činitelích, které se mohou navzájem ovlivňovat a doplňovat. Lze je soustředit do tří základních skupin: • • •

technické a technologické faktory ( konstrukce a technologie dopravních prostředků, typ motorů, druhy paliv, rozsah oprav a údržba), ekonomické podmínky (tržní principy, finanční a daňová opatření), legislativní a regulační opatření (regulativní a normativní podmínky pro kontrolu emisí, technického stavu, kvality paliv).

Nárůst soukromé osobní a nákladní dopravy způsobuje problémy zejména v městských centrech, kde k uvedeným emisním problémům přistupuje hluk a kongesce, které zesilují působení emisí. Problémem energetických scénářů zůstává nerovnoměrnost ve spotřebě mezi zeměmi s nízkými a středními příjmy a zeměmi s vysokými příjmy. Je pochopitelné, že země, které patří do prvně jmenované skupiny, budou chtít zvyšovat svoji spotřebu. Budeme-li chtít akceptovat podmínky udržitelného vývoje, pak při neměnné účinnosti využívání primárních zdrojů energie by se růst spotřeby musel zajistit např. tím, že spotřeba ve druhé skupině zemí by zůstala konstantní. Scénáře s nižšími nároky na spotřebu energie zpravidla vyžadují podstatné změny v energetických přeměnách a účinnostech. Pokračující trendy vyšších energetických spotřeb pak nutně povedou k dalšímu vyčerpávání stávajících energetických zdrojů a ke znečišťování životního prostředí. Zajišťování vyšších trendů spotřeby energie je samozřejmě problematické i z hlediska ekonomického. Vzrůst celkové spotřeby energie znamená zejména pro rozvojové země, že nebudou schopny ze svého HDP tyto potřeby vůbec investičně pokrýt. V souvislosti se znehodnocováním životního prostředí se často hovoří i o alternativách k současným používaným palivům.

10


Od poloviny devadesátých let dochází i v České republice ke snižování spotřeb energií ve všech oblastech kromě jedné. Pouze v dopravě spotřeba energie po poklesu v roce 1991 stoupá. Tyto skutečnosti dokládá i následující graf . Ke stálému téměř lineárnímu růstu spotřeby energie v silniční dopravě, největší nárůst má individuální automobilová doprava a silniční nákladní doprava. Naopak v železniční dopravě dochází ke stálému snižování. Spotřeba energie v letecké dopravě v letech 1990 až 1994 klesala a od tohoto roku se spotřeba téměř nemění. Energetická náročnost vodní dopravy se od roku 1990 téměř nezměnila. Energetická náročnost dopravy

190000

179000

Letecká doprava Vodní doprava

168000

Železniční doprava 157000 Silniční doprava

TJ

146000

135000

124000

113000

102000

91000

80000 1990

1991

1992

1993

1994

1995 1996 Rok

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.2 – energetická náročnost dopravy, Zdroj: CDV

Spotřeba energie v dopravním sektoru národního hospodářství zahrnuje především energii spotřebovanou ve spalovacím procesu. Nejvyšší nárůst vykazuje silniční doprava. V roce 1990 byla energie spotřebovaná v silniční dopravě 100 000 TJ, z toho individuální automobilová doprava 50 000 TJ. V roce 2000 je tato spotřeba již 160 000 TJ a individuální automobilová doprava má spotřebu 80 000 TJ. Trend spotřeby energie silniční dopravy se od roku 1997 stabilizoval na hodnotě okolo 90 % celkové spotřeby energie v dopravě. Prodej motorové nafty od roku 1990 nejprve klesal a to do roku 1994 a od roku 1995 stále stoupá a letech 1999 a 2000 je tento růst velmi výrazný což má negativní dopady na emisní bilanci. Prodej benzínu natural, který je v prodeji od roku 1991, dosáhl v roce 2001 téměř 2 milionů tun. Prodej olovnatých benzínů od roku 1990 stále klesal a roce 2001 již v prodeji nebyl. Dále roste spotřeba LPG, značně vzrostla až na 72,4 tis.t. prodaných v roce 2001. Vývoj prodeje pohonných hmot je znázorněn v následujících grafech:

11


2000

Prodej benzínu v ČR (tis. Tun)

1800 1600 1400 1200 Benzin bezolovnatý

1000

Benzin olovnatý

800 600 400

Prodej v roce 2000 zastaven

200 0 1990

1991

1992

2800

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Prodej motorové nafty a benzínu v ČR (tis. tun)

2600 2400 2200 2000 1800 1600 Benzín celkem 1400

Nafta motorová

1200 1000 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.3 – prodej pohonných hmot, Zdroj: CDV

Spotřeba nafty jednotlivými druhy dopravy v roce 2001 je následující: • • • • • •

silniční nákladní doprava 54% silniční veřejná doprava 16% individuální automobilová doprava 10% železniční motorová trakce 10% městská hromadná doprava – autobusy 9% vodní doprava 1%

Spotřeba zkapalněného ropného plynu (LPG), stlačeného zemního plynu (CNG) a bionafty v dopravě činila 18% celkové spotřeby těchto paliv.

12


Ve sledovaném období 1990 – 2001 došlo k velkému rozvoji automobilové dopravy na území České republiky. S ním je spojen především velký nárůst osobních automobilů a malých dodávkových vozů o hmotnosti do 3,5 t. Zároveň ale dochází k technickému pokroku v oblasti snižování emisí škodlivých látek vznikajících při spalování pohonných hmot a následnému uplatnění těchto nových technologií u nových vozů. Při současném průběhu těchto dvou protikladným jevů došlo k poklesu emisí olova, oxidu uhelnatého a těkavých organických látek. Největší pokles zaznamenaly emise olova, protože byl postupně utlumen prodej olovnatého benzínu a k 1.1. 2001 byl prodej olovnatého benzínu zcela zastaven. Produkce oxidů síry, oxidů dusíku a pevných částic se ale zvýšila.

150,00

Vývoj emisí škodlivých látek z dopravy v procentech

140,00 130,00 120,00 110,00 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00

NOX

VOC

SO4

PM

CO2

CO

20,00 Pb 10,00 0,00 1 990

1 991

1 992

1 993

1 994

1 995

1 996

1 997

1 998

1 999

2 000

2 001

Obr. 3.4 – vývoj emisí vybraných látek v dopravě, Zdroj: CDV

13


3.3 VÝVOJ VYBRANÝCH EMISÍ Z DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE K vybraným emisím podrobněji: Oxid uhličitý CO2 Během období od roku 1990 dochází k růstu emisí CO2 u všech druhů dopravy kromě městské hromadné dopravy, vnitrostátní vodní dopravy, silniční veřejné dopravy a železniční motorové trakce, u které dochází k pomalému poklesu produkce CO2. V roce 1990 doprava vyprodukovala doprava 9987 tis. tun CO2 (oxid uhličitý), v roce 1991 došlo k poklesu na 8271 tis. tun, ale od následujícího roku dochází ke stálému růstu a v roce 2001 již je to 14359 tis. tun. Nejvíce se na této produkci podílí individuální automobilová doprava. Železniční motorová trakce a silniční nákladní doprava měly v roce 1990 přibližně stejnou úroveň produkce CO2, ale v roce 2001 má silniční nákladní doprava již 7 krát vyšší produkci než železniční motorová trakce. Produkce CO2 z městské hromadné dopravy se od roku 1990 téměř nezměnila a je 672 tis. tun v roce 2001.

13000

Produkce CO2 v dopravě (tis. tun)

10400 Železniční motorová trakce

7800

Silniční doprava 5200 Ostatní doprava 2600 0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.5 - Produkce CO2, Zdroj: CDV

Metan CH4, Oxid dusný N2O V důsledku zlepšení spalovacího cyklu u nových vozidel dochází ke snižování obsahu metanu (CH4) ve výfukových plynech vozidel. Stejný trend mají i ostatní uhlovodíky. Zlepšení spalovacího cyklu má však za následek také zvýšenou produkci oxidu dusného (N2O). Dá se předpokládat, že v následujících letech budou růst emise tohoto plynu úměrně s obměňováním vozového parku za nová vozidla. Největšími producenty těchto plynů jsou zážehové motory. U vznětových motorů dochází k mírnému poklesy emisí uhlovodíků i oxidu dusného.

14


Oxid uhelnatý CO Na emisích oxidu uhelnatého (CO) se nejvíce podílí individuální automobilová doprava, protože používá zážehové motory. S růstem počtu vozidel vybavených katalyzátorem však dochází k poklesu emisí tohoto plynu. Naopak u nákladní silniční dopravy dochází k jejich trvalému růstu, souvisejícímu s růstem přepravních výkonů.

300 000

Produkce CO jednotlivým i druhy dopravy v tunách

250 000 IAD Silniční nákldní doprava 200 000

Železniční m otorová trakce Vodní a letecká doprava MHD silniční veřejná doprava

150 000

100 000

50 000

0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.6 - Emise oxidu uhelnatého, Zdroj: CDV

15


Oxidy dusíku NOX Na produkci emisí oxidů dusíku z dopravy se nejvíce podílí silniční nákladní doprava a individuální automobilová doprava. Pokles produkce v posledních letech u osobních automobilů souvisí především s vlivem zvyšujícího se podílu vozidel vybavených katalyzátory. Nárůst této produkce u silniční nákladní dopravy je způsoben růstem přepravních výkonů. Pokles produkce oxidů dusíku je též u železniční motorové trakce. Za tímto trendem stojí pokles přepravních výkonů na železnici a též postupná elektrifikace.

50 000

Produkce NOX jednotlivými druhy dopravy v tunách

45 000

40 000

35 000 IAD Silniční nákldní doprava

30 000

Železniční motorová trakce Vodní a letecká doprava 25 000

MHD silniční veřejná doprava

20 000

15 000

10 000

5 000

0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.7 – Produkce oxidů dusíku, Zdroj: CDV

16


Těkavé organické látky (TOL) Největšími producenty těkavých organických látek v dopravě jsou opět individuální automobilová doprava a silniční nákladní doprava. U individuální automobilové dopravy dochází od roku 1997 ke snižování produkce organických těkavých látek. Tento pokles je způsoben zvyšujícím se podílem automobilů vybavených katalyzátory. U silniční nákladní dopravy dochází ke stálému nárůstu těchto plynných emisí v důsledku rostoucích přepravních výkonů. Železniční motorová trakce má stále stejnou produkci organických těkavých látek.

60 000

Produkce VOC v dopravě v tunách

50 000

40 000

30 000 IAD Silniční nákladní doprava Železniční motorová trakce 20 000

Ostatní doprava

10 000

0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.8– Produkce VOC, Zdroj: CDV

17


Oxid siřičitý SO2 Emise oxidu siřičitého jsou závislé na obsahu síry v jednotlivých palivech, proto kopírují spotřebu benzínu a motorové nafty a stále rostou. V následujících letech je předpokládán mírný pokles emisí oxidu siřičitého, neboť od roku 2001 platí nové zpřísněné emisní limity pro obsah síry v motorové naftě.

2 400

Produkce SO4 jednotlivými druhy dopravy v tunách IAD Silniční nákladní doprava

2 000

Železniční motorová trakce Vodní a letecká doprava MHD a silniční veřejná doprava

1 600

1 200

800

400

0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.9 – Produkce SO2, Zdroj: CDV

18


Olovo Pb a pevné částice PM Největším producentem emisí olova je individuální automobilová doprava. Od roku 1993 dochází k trvalému poklesu emisí olova a to především v důsledku zvyšování podílu automobilů využívajících bezolovnatý benzín. Od 1.1. 2001 je zcela zastaven prodej olovnatých benzínů. Tímto krokem dochází k prudkému poklesu produkce emisí olova z dopravy v roce 2001. V následujících letech lze očekávat další pokles emisí olova. Největším producentem pevných částic je silniční nákladní doprava, která má hlavní zásluhu na celkovém růstu emisí pevných částic. I ostatní druhy dopravy vykazují mírný nárůst těchto emisí. Nejvíce pevné fáze produkují starší typy nákladních vozidel bez katalyzátoru. Emitovaná pevná fáze je zdrojem intoxikace organismu i ekosystémů, neboť na pevné částice se váží další rizikové polutanty (především polycyklické aromatické uhlovodíky).

3000

Produkce PM jednotlivými druhy dopravy v tunách

2500

2000

IAD Silniční veřejná doprava Silniční nákladní doprava MHD

1500

Železniční motorová trakce Vodní doprava 1000

500

0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.10 - produkce PM, Zdroj: CDV

19


3.4

VÝVOJ CEN AUTOMOBILOVÉHO BENZÍNU A MOTOROVÉ NAFTY

Ve sledované době od roku 1990 do roku 2001 cena všech pohonných hmot na trhu neustále rostla. V letech 1990 až 1992 nebyla cena pohonných hmot zatížena daní z přidané hodnoty, od roku 1993 je cena o tuto daň zvýšena. Cena olovnatého benzínu Super byla v době od roku 1990 až do doby jeho stažení z trhu v roce 2000 mírně vyšší než-li cena bezolovnatého benzínu Natural 95. V roce 1997 došlo ke sjednocení spotřební daně u olovnatých benzínů a u bezolovnatých benzínů. Do tohoto roku byla spotřební daň u bezolovnatých benzínů nižší než u benzínů olovnatých. Následující graf zaznamenává průměrné roční ceny benzínů a motorové nafty.

32,00

Cena benzínů a mot. nafty Benzin 91 okt. Special

28,00

Prodej benzínů Special a Super od roku 2001 pozastaven

Benzin 96 okt. Super Benzin 95 okt. Natural

Kč/l

24,00

Motorová nafta

20,00

16,00

12,00

8,00 1990

1991

1992

1993

1994

1995

Rok

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.11 – Vývoj cen benzínu a mot. nafty, Zdroj: CDV

Od roku 1991 do roku 2001 došlo k růstu průměrných ročních cen všech pohonných hmot. Tento růst byl téměř lineární a to i přes pokles cen v letech 1994, 1995 a 1998. Nejvyšší růst cen zaznamenal v tomto období olovnatý benzín Special 91 a motorová nafta. Cena Speciálu byla v roce 2001 o 77,1 % vyšší než v roce1991, cena motorové nafty stoupla oproti roku 1991 o 60,1 %, v roce 2000 to bylo ještě více.

20


1,8

%

Meziroční růst cen vybraných poh. hmot vůči roku 1991

1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2

Motorová nafta

1,1 Benzin 95 okt. Natural 1,0 Benzin 91 okt. Special

0,9 1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Obr. 3.12 – meziroční růst cen pohonných hmot, Zdroj: CDV

Energetická spotřeba, emise a alternativní zdroje Zlepšit energetickou spotřebu a omezit emisi škodlivin v dopravě nelze pouze technickým a technologickým vývojem motorů a konstrukcí katalyzátorových systémů, ale je nezbytné hledat nové, alternativní zdroje energie, u kterých by byl změněn obsah uhlíku ve prospěch vodíku. Nutno zdůraznit, že jedním z podstatných alternativních zdrojů energie je uspořená energie ve spotřebě. Odhaduje se, že v současné době je celosvětově v provozu asi 600 milionů motorů zážehových i vznětových. Spotřeba benzinu odpovídá 640 milionů t/rok a pro dieslovy motory je spotřeba motorové nafty 370 milionů t/rok. Je velmi nepravděpodobné, že by byla v nejbližší budoucnosti tato množství nahrazena nějakým alternativním zdrojem energie. Jako alternativní zdroje pro zážehové a vznětové motory lze uvést následující možnosti: 1. metan a jeho formy, bioplyn 2. biopaliva se zaměřením na bioetanol a deriváty 3. vodík Je snaha zjistit, do jaké míry je využití biomasy možné v jednotlivých skupinách uplatnit. Jsou proto vždy do skupin 1. a 2. zařazeny produkty vzniklé z biomasy: bioplyn a biopaliva. V řadě států se objevují další možnosti jak nahradit fosilní paliva jinými alternativami. Jedna z nich je produkce biologických paliv. Pro podporu tohoto přístupu existuje řada argumentů: • • • • •

podpora zemědělství snížení emisí a podpora životního prostředí zvýšení nezávislosti v dovozech energetických zdrojů obohacení směsi s klasickými palivy a snížení spotřeby klasických zdrojů stimulace zaměstnanosti.

21


Mezi biologická paliva lze řadit např. bioplyn, výrobu etanolu a různé rostlinné oleje získané lisováním semen. Bioplyn je získáván z městských odpadů. Spíše bývá využíván pro energetické zásobování v domácnostech, ale existují pokusy využití jej jako motorového paliva. Velmi levná výroba etanolu je z řepných řízků. Dávkováním do směsi s benzinem je možné snížit celkovou spotřebu benzinu. Rovněž byly pokusy dávkovat bioetanol do dieslu. Rostlinný olej, dnes získávaný převážně ze semen řepky, může být použit za pomoci dvou technologií. Buď je použito procesu esterifikace a toto palivo užito přímo ve vznětovém motoru nebo pro základní palivo získané lisováním jsou konstruovány speciální motory . První dvě skupiny paliv budou analyzovány v následujících kapitolách, třetí skupina bude podle harmonogramu analyzována v následující etapě v roce 2005. Další možností alternativního zdroje je využití elektrické energie. Elektromobil vzbudil zájem zejména poté, co se objevil požadavek na nulové emise. Elektrickou energii pro pohon automobilu lze získat buď použitím akumulátorů, nejlépe ve spojení se spalovacím motorem nebo s použitím fotovoltaických článků pro přímou přeměnu sluneční energie na energii elektrickou. Z hlediska dlouhodobého tato alternativa představuje dobré řešení zejména pro dopravu v městském centru. Palivové články umožňují získávat energii z fosilních paliv bez spalování. Jde o technologii, která stále prochází vývojem Tato technologie se jeví jako účinná technologie zejména pro decentralizovanou výrobu energie. Palivové články přeměňují vodík, který může být získán ze zemního plynu, metanolu, zplyňováním uhlí, biomasy a organických odpadů, na elektřinu a teplo. V budoucnosti se předpokládá jejich využití rovněž pro pohon automobilů. Jednou z předností palivových článků je skutečnost, že nejsou tepelným motorem a nejsou proto limitovány Carnotovým cyklem. Dnešní účinnosti se pohybují mezi 40 - 60% a při využívání procesního tepla lze účinnost zvednout k 80%. Vysoké účinnosti vedou k významným redukcím dioxidu uhlíku a rovněž emise oxidů dusíku dosahují bezvýznamných hodnot. Vzhledem k tomu, že jde o přímou transformaci chemické energie na elektrickou energii, odpadají pohyblivé mechanické části. Vedle již zmíněných nízkých emisních podílů škodlivých plynů, palivové články mají i nízké emise hluku. Lze konstatovat, že v současnosti tato technologie představuje nejšetrnější uspořádání využití paliv s ohledem na životní prostředí. Vývoj palivových článků se může ubírat dvěma směry: 1. aplikace pro pohon automobilů, kde lze využít miniaturizaci článku vysokou proudovou hustotou. Tím dojde ke snížení výrobních nákladů, ale vzhledem k vyšším ztrátám je dosaženo nižší účinnosti při vyšších provozních nákladech. 2. aplikace vedoucí k lokálním energetickým jednotkám jsou naopak dány nižší proudovou hustotou s vyšší účinností a nižšími provozními náklady.

22


4. PLYNY 4.1 ZEMNÍ PLYN V této kapitole se analyzuje použití první skupiny alternativních zdrojů, tj. využití CH4 v podobě komprimované nebo zkapalněné (CNG nebo LNG). Další formou je zkapalněný plyn LPG. Zkapalněný plyn je směsí propanu a butanu v různých mísicích poměrech. Tyto směsy jsou získávány jako vedlejší produkty při rafinaci ropy. Zemní plyn je k dispozici ve velkém množství a podobně jako v energetice může být použit přímo jako pohonné palivo. Zkapalněný plyn i modifikace zemního plynu mají vyšší oktanová čísla než benziny používané pro zážehové motory. Pokud by pro LNG nebo LPG byly konstruovány motory, mohly by mít vyšší kompresní poměr a vyšší účinnost. Použití těchto paliv ve vznětových motorech vyžaduje modifikaci spalovacího procesu. Je např. možné použít malého množství nafty, které zapálí směs vzduchu a zkapalněného plynu. Je ovšem otázka, zda využívat paliva s vysokým oktanovým číslem pro cetanové prostředí. Použití motorů na zkapalněný plyn přináší zejména následující výhody: • • •

nižší emisní hodnoty ve srovnání s dieslovými motory. U oxidů dusíku však nedošlo ke snížení a bylo nutno katalyticky upravovat spaliny. Použití třícestného katalyzátoru dává možnost snížit škodliviny o více než 80 až 90%, dobré provozní podmínky (žádná aditiva, menší hlučnost motoru, nižší tvorba sazí), opravy a údržba nákladově srovnatelná s dieslovým motorem.

Nevýhody lze shrnout takto: • • • • •

vyšší kapitálové náklady v důsledku vyšší ceny motoru, větší prostor pro zásobníky a z toho plynoucí větší hmotnost, úprava garážových prostor, přísnější bezpečnostní předpisy a kontrola tlakových zásobníků, pravidelná kontrola směsi, vyšší spotřeba paliva ve srovnání s dieslovým motorem.

Obdobné charakteristiky lze uvést i pro stlačený zemní plyn. Určitou nevýhodou je poměrně vysoký tlak v zásobnících, vyšší než je tlak při dopravě zemního plynu. Náklady na tyto zásobníky zvyšují náklady na přechod k tomuto druhu paliva ve srovnání s LPG. Odhaduje se, že je dnes v provozu kolem 5 milionů motorů na zkapalněný plyn a 600 000 na stlačený zemní plyn. Propan – butan Nejrozšířenějším plynným palivem v současné době je v silniční dopravě zkapalněný propan-butan LPG (Liquified Petroleum Gas), který vzniká při zpracovávání ropy. Tato plynná směs je těžší než vzduch, a proto se při úniku drží při zemi (pod vozidlem). Úprava vozidel na LPG spočívá především v úpravě palivové soustavy. Spalováním LPG v motorové jednotce vozidla se do ovzduší uvolňuje méně škodlivých látek než při spalování automobilového benzínu v téže motorové jednotce. U karburátorových vozidel je tento rozdíl větší než u vozidel s přímým vstřikováním paliva. Motor spalující LPG má až 23


o 10 % nižší výkon a spotřeba paliva naopak vzrůstá až o 10 %. Vstupní investice na zabudování se podle typu motoru vrátí po ujetí 16 až 25 tisíci kilometrů. Hlavním důvodem používáním LPG u motoristů je nižší cena tohoto paliva oproti automobilovým benzínům a možnost stále ještě jezdit na automobilový benzín. Dalšími výhodami jsou: • • • • •

prodloužená životnost motorového oleje v motoru se neusazuje karbon a tím se prodlužuje jeho životnost snížená hlučnost motoru dostatečně hustá síť prodejců tohoto paliva dvě plné nádrže (LPG a automobilový benzín)

Při přechodu na LPG je nutno do vozidla nainstalovat palivovou nádrž na plyn. Zástavbou dochází ke zmenšení zavazadlového prostoru vozidla. Při použití diskové nádrže, která se umísťuje na místo rezervního kola, je nutné rezervní kolo přemístit jinam. Plynofikované vznětové motory na zemní plyn vykazují v porovnání se vznětovými naftovými motory výrazně nižší obsahy škodlivých látek ve výfukových plynech.Výfukové plyny z plynofikovaných motorů jsou daleko méně dráždivé, méně kouřivé a zapáchající. Kilogram stlačeného zemního plynu je přibližně 1,43 m3, jeho cena byla v roce 2003 včetně daně z přidané hodnoty 14,70 Kč.

Aktuální stav plynofikace dopravy zemním plynem V polovině roku 2003 jezdilo ve světě na zemní plyn téměř 1,5 milionu vozidel. V Evropě používá tohoto média k pohonu přibližně 390 000 vozidel.

Obr 4.1 – Počty vozidel na CNG na světě Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě

24


Akční plán Evrop¨¨ské unie z roku 2001 předpokládá v roce 2020 20% náhradu benzínu a motorové nafty alternativními palivy. Plán stanovuje pro zemní plyn 10% podíl, což představuje v roce 2020 23,5 milionů vozidel na zemní plyn. Spotřeba zemního plynu je předpokládána ve výši 47 miliard m3 a počítá se sítí 20 tisíc čerpacích stanic. Tento akční plán předpokládá využití zemního plynu ve formě stlačené (CNG) a ve formě zkapalněné (LNG), ale i jako zdroje pro výrobu vodíku. V České republice se zemní plyn jako palivo do motorových vozidel začal uplatňovat již v roce 1981, kdy bylo přestavěno první motorové vozidlo. Na začátku devadesátých let patřilo tehdejší Československo a posléze Česká republika v oblasti plynofikace dopravy na přední místa v celém světě, a to i přes minimální podporu plynárenství. Dobře rozbíhající se plynofikace vozidel se ale postupně zpomalovala, až se nakonec téměř zastavila. Nastala léta stagnace, která trvají i nyní na prahu 21. století. Před nás se již dostaly a dále dostávají země, které s plynofikací dopravy začaly daleko později. V současné době využívá zemní plyn jako palivo v České republice přibližně 250 vozidel, z toho je 150 osobních a dodávkových vozidel, která jsou především v majetku následujících akciových společností: Pražská plynárenská, a. s., Západočeská plynárenská, a.s., Severočeská plynárenská, a. s., Jihočeská plynárenská, a. s., Jihomoravská plynárenská, a. s. a 100 autobusů. Jedná se o autobusy jak městské (Havířov, Frýdek–Místek, Prostějov …), tak i meziměstské (ČSAD Bus Ústí nad Labem). V provozu je nyní 13 plnících stanic na stlačený zemní plyn (CNG), z toho je 8 veřejných (Praha 2x, Plzeň, Liberec, České Budějovice, Horní Suchá, Frýdek Místek, Prostějov) a 5 neveřejných stanic (především v areálech ČSAD Bus Ústí nad Labem). Existuje i jedna pomalu plnící stanice v areálu Českomoravské plynárenské, a s. v Praze. Prodej zemního plynu v České republice se již několik let téměř nemění a činní 2-3 miliony m3. Stávající městské autobusy na stlačený zemní plyn dožívají a není jisté zda je jejich provozovatelé vymění též za vozidla na zemní plyn, nebo zda se vrátí zpět k motorové naftě, jak to již učinily v Uherském Hradišti, kde zavřeli v srpnu roku 2003 plnící stanici a autobusy přebudovaly zpět na naftový provoz. Obdobné nebezpečí hrozí v Havířově. Zde jsou nakupovány již pouze autobusy na motorovou naftu. Pokud bude současný stav pokračovat, dosavadní projekty skončí a nové se nerozeběhnou, tak hrozí nebezpečí, že Česká republika bude jako jedna z mála zemí v Evropě, kde zemní plyn nebude využíván pro pohon motorových vozidel.

4.2 UPLATNĚNÍ LPG, CNG A LNG V PROVOZU MOTOROVÝCH VOZIDEL Plynová verze vznětového motoru Škoda Liaz ML 637 Technická univerzita v Liberci vyvinula plynový motor na zemní plyn ML 637 NGS. Tento motor vychází z konstrukce vznětového motoru Škoda Liaz ML 637. Jedná se o nepřeplňovaný plynový zážehový motor spalující stechiometrickou palivovou směs tvořenou ve směšovači, vybaveném jednoduchým systémem elektronické regulace bohatosti směsi a třísložkovým katalyzátorem výfukových plynů. Oba motory mají vrtání válců 130 mm, zdvih pístů 150 mm a obsah válců 11,95 dm3.

25


Obr. 4.2 – Blokové schéma motoru ML 637 NGS

Tyto plynové motory Škoda Liaz ML 637 NGS jsou v současné době použity k pohonu autobusů Karosa a Slovbus a u několika dopravních společností na Slovensku. Výfukové plyny tohoto plynového motoru obsahují oproti naftovému vznětovému motoru Škoda Liaz ML 637 i mezním hodnotám přípustným podle předpisu EHK č. 49, podstatně méně škodlivin. Motor Škoda Liaz ML 637 NGS je nepřeplňovaný, neobsahuje turbodmychadlo ani chladič plnícího vzduchu, což ho činí levnějším a usnadňuje jeho zástavbu do vozidla. Výkonové parametry jsou srovnatelné s přeplňovaným plynovým vznětovým motorem spalujícím chudou palivovou směs ML 636 ND bez chladiče vzduchu. Výhodou motorů na stechiometrickou palivovou směs je jednodušší a levnější elektronický řídící systém než jaký je nutný u motorů na chudou palivovou směs. Další výhodou jsou nižší koncentrace škodlivin ve výfukových plynech a to zejména oxidů dusíku NOX. Nevýhodou je zase nižší celková účinnost a mírně vyšší teplota výfukových plynů. V následující tabulce jsou uvedeny zjištěné hodnoty škodlivin ve výfukových plynech motorů Škoda Liaz ML 637 NGS a Škoda Liaz ML 637 při testovacím režimu ESC a režimu ETC podle předpisu EHK 49. Škodlivina

Jednotka

CO

g.kW.h-1

NMHC

g.kW.h-1

EHK 49 EURO III ESC Limit

ML 637

ML 637 NGS

Limit

2,10

1,60

0,89

5,45

3,00

0,26

0,78

0,4

0,08

1,6

0,65

0,09

5,00

2,00

0,17

g.kW.h

-1

THC

g.kW.h

-1

0,66

0,40

0,30

NOX

g.kW.h-1

5,00

6,60

0,03

PM

g.kW.h-1

0,10

0,15

CH4

Kouř

m

-1

EHK 49 EURO III ETC Limit pro EEVs ML 637 NGS

0,80 -1

CO2

g.kW.h

PAH

mg.kW.h-1

745

650

810

82

Tab 4.1 – Výfukové emise motorů Škoda ML 637 NGS a ML 637 podle EHK 49 EURO III Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě

26


V České republice je nyní v provozu několik typů autobusů s nízkoemisními plynovými motory homologovanými podle předpisu EHK 49 EURO III v testu ETC. ČSAD BUS Ústí nad Labem provozuje autobusy EKOBUS s přeplňovaným šestiválcovým motorem CUMMINS BG 230 na zemní plyn. Dopravní podnik měst Mostu a Litvínova, a. s. provozuje tři městské autobusy MAN NL 243 LPG s nepřeplňovanými motory MAN G2866 DUH spalující stechiometrickou palivovou směs. Palivem je zkapalněna směs propan – butanu. V následující tabulce je porovnání emisí ve výfukových plynech z motorů MAN G2866 DUH, CUMMINS BG 230 a Škoda Liaz ML 637 NGS. Limit ETC

Motor

Škodlivina

MAN G2866 DUH CUMMINS BG 230 Škoda Liaz ML 637 NGS LPG CNG CNG

EURO III

EEVs

[g.kWh-1]

5,45

3,00

0,97

NMHC [g.kWh-1]

0,78

0,40

0,01

CH4

[g.kWh-1]

1,60

0,65

THC

[g.kWh-1]

NOX

[g.kWh-1]

CO

0,01

0,26 0,08

0,25

0,09

0,25 5,00

2,00

0,55

2,70

0,17

Tab 4.2 – porovnání emisí z plynových vznětových motorů Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě

Přednosti a nevýhody vozidel na stlačený zemní plyn Vozidla poháněná stlačeným zemním plynem mají oproti vozidlům na motorovou naftu řadu výhod. Jedná se především o následující přednosti. • • • •

Ekologický provoz, který je dán nízkou hladinou emisí ve výfukových plynech. Spotřeba paliva je nižší, neboť vozidla ujedou za stejnou cenu pohonných látek větší vzdálenost, než kdyby jela na motorovou naftu. Autobusy mají tlakové plynové nádrže umístěny na střeše, nádrže jsou odolné proti požáru i zásahu ze střelné zbraně. Použité palivo má dvakrát vyšší zápalnou teplotu než benzin, ale při úniku paliva nehrozí žádné znečištění životního prostření, neboť zemní plyn je látkou běžně se vyskytující ve volné přírodě.

Přes zde uvedené výhody má tento způsob pohonu rovněž své zápory. Je to zejména absence sítě plnících stanic v domácích podmínkách a zejména vyšší pořizovací cena autobusu na stlačený zemní plyn proti autobusu poháněného motorovou naftou. V případě chybějících čerpacích stanic je již rozvíjena spolupráce s plynárenskými společnostmi. V druhém případě by rozdíl mezi pořizovací cenou autobusu na stlačený zemní plyn a autobusu s pohonem na motorovou naftu mohl dorovnávat stát. Toto vyrovnání by mohlo mít například formu přímé dotace ze státního rozpočtu.

27


Plynofikované autobusy U vznětových motorů LIAZ se investice plně vrátí po ujetí několika desítek tisíc kilometrů a následné náklady na ujetí jednoho kilometru jsou přibližně poloviční. Zkoušky prokázaly, že opotřebení motoru LIAZ po ujetí 100 000 km na zemní plyn je přibližně stejné jako ujetí 20 000 km na motorovou naftu. Ekobus Jedním z autobusů na stlačený zemní plyn je Ekobus od firmy NORDLogistic. Vozidla jsou stavěná na bázi osvědčeného dvounápravového autobusu SOR. Z výrobního závodu SOR v Libchavé jsou dodávány kompletní karoserie včetně pojezdové skupiny. Finální kompletace a vybavení interiéru autobusu probíhá v České Lípě v areálu garáží společnosti ČSAD BUS Ústí nad Labem, kde má své výrobní prostory firma NORDlogistik. Pro potřeby městské hromadné dopravy výrobce nabízí verzi se sníženou podlahou a s tím spojené jiné rozmístění sedadel, místa pro dětský kočárek nebo pro invalidní vozík. V prostoru středních dveří je umístěna plošina pro bezbariérový přístup. U vozidel pro městskou hromadnou dopravu je samozřejmostí vybavení odbavovacím zařízením podle přání zákazníka.

Obr 4.3 – Ekobus výrobek firmy Nordlogistic

Ekobusy jsou určeny podle provedení pro provoz na městských regionálních i dálkových linkách. Pohon zajišťuje motor Cummins BG 230 Plus o obsahu 5900 cm3 a výkonu 172 kW s mechanickou šestistupňovou převodovkou Praga 6 PS 90. Na následujícím obrázku jsou průběhy točivého momentu a výkonu v závislosti na otáčkách motoru. Karoserie je samonosná, panelová s velkým podílem polyesterových laminátů.

28


Obr 4.4 – Charakteristiky plynového motoru Cummins BG 230

Palivové nádrže na stlačený zemní plyn jsou kompozitní zásobníky čtvrté generace umístěné na střeše vozidla. Výrobcem je francouzská firma Ullit. Jejich umístěním na střechu došlo ke změně výšky autobusu oproti klasickému vozidlu s palivovými nádržemi na motorovou naftu na hodnotu 3510 mm. Vybavení interiéru je shodné u obou variant. Změny jsou pouze na přístrojové desce. Akční rádius je přímo úměrný počtu nainstalovaných zásobníků na plyn. Výrobce udává spotřebu 23 – 31 m3 plynu na 100 km u linkové verze C 10,5 G a spotřebu 21 – 28 m3 plynu na 100 km u městské verze B 10,5 CNG. Ekobus vyloučí za rok při proběhu 50 000 km/rok o osm tun škodlivin méně, než kdyby byl shodný autobus poháněn motorem na motorovou naftu. První Ekobus byl dokončen a odborné veřejnosti představen na výroční konferenci Asociace provozovatelů a výrobců vozidel na zemní plyn, která se konala v červnu roku 2001 v dánském Malmö. Sériová výroba se rozeběhla ve druhé polovině roku 2002 a k březnu roku 2003 bylo postaveno celkem sedmnáct autobusů Ekobus. Tyto autobusy provozované společností ČSAD BUS Ústí nad Labem jezdí nyní v České Lípě, Litoměřicích, Prunéřově, Roudnici nad Labem a Teplicích. Společnost disponuje nyní šesti stálými a mobilními plnícími stanicemi. První továrně vyráběný plynový autobus v České Republice V roce 1997 byl ve spolupráci firem ČSAD BUS Ústí nad Labem, Škoda LIAZ Jablonec nad Nisou a Landen Autokori OY z Finska dokončen první továrně vyrobený plynový autobus v České Republice, který nesl označení LAHTI 402/CZ-B. Jedná se o vozidlo určené pro městskou a příměstskou dopravu postavené na podvozku Škoda 18.24 OB/01. Karoserie je od firmy Landen Autokori OY, pohonnou jednotku tvoří ležatý motor ML 637 NG (Euro 2) s převodovkou DIWA 3. Jedná se o kusovou výrobu.

29


Obr 4.5 – Autobus LAHTI 402/CZ-B

Tato výroba pokračovala i v letech 1997 a 1998, kdy byl dokončen jeden linkový autobus typově označený jako LAHTI 402/CZ-C, a dva zájezdové autobusy typu LAHTI 402/CZ-L. Celkem byly v těchto dvou letech postaveny čtyři autobusy, které jsou dnes soustředěny ve filiálce firmy ČSAD BUS Ústí nad Labem v České Lípě. City bus CNG od firmy Karosa City bus CNG od firmy Karosa je modifikací nízkopodlažního městského autobusu City bus 12m. Tato plynová verze má zásobníky na stlačený zemní plyn umístěny na střeše v prostoru mezi předními a středními dveřmi. Jedná se devět tlakových lahví zlehčených kompozitů o celkovém objemu 1 125 litrů stlačeného zemního plynu. Plnící otvor je umístěn vzadu vpravo. Délka autobusu je stejná jako u typu City bus 12m a to 1 991 mm. Pohotovostní hmotnost je 12 476 kg. V tomto typu autobusu je 26 míst k sezení a 59 míst ke stání.

Obr 4.6 – Karosa City bus CNG 30


Vozidlo je vybaveno čtyřdobým řadovým šestiválcovým vodou chlazeným motorem REANAULT MGDR 06.20.45 uloženým vertikálně napříč. Vybaven je přeplňovaným turbodmychadlem s mezichlazením nasávaného vzduchu. Chladící okruh je tvořen mosaznými trubkami a silikonovými armaturami, vrtule chladiče je poháněna hydrostaticky. Parametry motoru jsou následující: • • •

výkon 195 kW / 2 100 ot/min kroutící moment 1050 Nm / 1 400 ot/min zdvihový objem 9,84 litrů.

Plynofikace motorových vozidel do 3,5 tun Jednou z firem zabývajících se použitím zemního plynu v dopravě je firma EKOSS CNGS – ČR, spol. s r. o. Zabývá se dodávkou a montáží technologií pro plnící stanice, zajišťuje servisní služby a revize plnících stanic a provádí montáž zařízení pro alternativní pohon benzín – zemní plyn do osobních vozidel, včetně výchozí revize. Následující informace o cenách přestaveb motorových vozidel, doba návratnosti investice do plynofikace vozidla a provozní náklady pocházejí z této firmy. Při spalování zemního plynu se nevytvářejí carbonové částice (uvolňují se do motorového oleje) a tím dochází k větší životnosti motorového oleje. Olej si zachovává své vlastnosti i po ujetí 75 000 km a prodlužuje se životnost motoru. K návratnosti investice do plynofikace vozidel do 3,5 t dochází již po ujetí přibližně 25 000 km. Původní pohon zůstává plně zachován. Tyto výhody provozu motorových vozidel na zemní plyn ocení především ti, pro které je používání motorového vozidla každodenní záležitostí.Při přestavbě motorového vozidla na stlačený zemní plyn jsou do vozu přidány následující součásti: 1. Plnící ventil 2. Tlaková nádoba na stlačený zemní plyn 3. Propojovací vysokotlaké plynové potrubí 4. Manometr 5. Regulátor tlaku plynu 6. Krokový motorek 7. Směšovač 8. Řídící jednotka s přerušovačem vstřiku paliva 9. Přepínač plyn - benzín s ukazatelem množství paliva 10. Katalyzátor s lambda sondou

31


Obr 4.7 – schéma zástavby vozidla na CNG

Přestavba motorových vozidel na stlačený zemní plyn Počáteční investice do plynofikace osobních vozidel je poměrně vysoká, ale následující úspory vzniklé nižší opotřebitelností motoru, vyšší životností motorového oleje a samozřejmě nižší cenou paliva tuto investici poměrně vykompenzují. Ceny přestaveb jsou závislé na typu vozidla a použité motorové jednotky (karburátor, přímé vstřikování). U vozů Škoda s karburátorem (typ Favorit a Forman) se cena plynofikace s tlakovou nádobou na 70 litrů stlačeného zemního plynu pohybuje kolem 40 tisíc českých korun. U vozů Škoda se zařízením monotronic je cena přestavby téměř stejná jako u vozidel Škoda s motory s karburátorem. U ostatních Škoda se cena plynofikace pohybuje kolem 45 tisíc českých korun.

4.3 BIOPLYN, JEHO VZNIK, VÝROBA, ZPRACOVÁNÍ A VYUŽITÍ Bioplynem obecně nazýváme takové druhy plynných směsí, které vznikly činností mikroorganismů. To může probíhat pod povrchem země, v zažívacím traktu živočichů, ve skládkách komunálních odpadů nebo řízených anaerobních reaktorech. Pro účely této studie rozumíme bioplynem takovou plynnou směs, která vzniká anaerobní fermentací vlhkých organických látek v umělých technických zařízeních. Bioplyn vzniká rozkladem organických látek a v ideálním případě se skládá ze dvou plynných složek-metanu CH 4 a oxidu uhličitého CO 2 .Bioplynem tedy nazýváme plynnou směs vzniklou anaerobní fermentací vlhkých organických látek v umělých technických zařízeních. Jedná se o velmi složitý biochemický proces (znázorněný na obrázku), který lze zjednodušeně rozdělit do čtyř základních fází (schéma výroby bioplynu je uvedeno v příloze 1):

32


1) hydrolýza- začíná v době, kdy prostředí obsahuje vzdušný kyslík a dostatečný obsah vlhkosti. Polymery se v této fázi mění na jednodušší organické látky (monumery). 2) acidogeneze- v této fázi dojde definitivně k vytvoření anaerobního (bezkyslíkatého) prostředí. Vznik CO 2 H 2 a CH 3 COOH umožňuje tvorbu metanu. 3) acetogeneze (mezifáze) 4) metanogeneze- v této fázi dochází k rozkladu kyseliny octové CH 3 COOH na metan CH 4 a oxid uhličitý CO 2 . Materiál vhodný pro anaerobní fermentaci by měl splňovat následující vlastnosti: • • • • •

malý obsah anorganického podílu, vysoký podíl biologicky rozložitelných látek optimální obsah sušiny (cca 25%) kyselost nebo zásaditost materiálu je na začátku procesu vhodná na úrovni pH=7-7,8. V průběhu procesu se tato hodnota může snížit až se obvykle ustálí na neutrální hodnotě pH=0,7. Poměr uhlíkatých a dusíkatých látek by měl dosahovat přibližně úrovně 30:1

Návrh kvalitativních požadavků na bioplyn jako pohonné hmoty uvádí následující tabulky: Vlastnosti

Jednotka

Hodnoty

Metan

% (V/V)

≥96

oxid uhličitý

% (V/V)

≤3

kyslík

% (V/V)

≤0,5

sirovodík

mg.mN-3

≤5

μm

‹1

pevné nečistoty

Rosný bod: -30ºC Tab. 4.3 - Návrh kvalitativních požadavků na bioplyn jako pohonné hmoty Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

vlhkost

Vlastnosti

Jednotka

Hodnoty

kW.h.mN-3

>4

Obsah metanu

% (V/V)

>40

Celková síra

mg.mN-3

<2 300

Chlor

mg.mN-3

<100

Fluor

mg.mN-3

<50

Celkový chlor, fluor

mg.mN-3

<100

Křemík

mg.mN-3

<10

Pevné nečistoty (velikosti částic

mg.mN-3

<30

Výhřevnost

Sirovodík

% (V/V) <0,15 Tab. 4.4 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

33


Možnosti využití bioplynu v dopravě V České republice se pomalu začíná prosazovat používání zemního plynu jako paliva v dopravě. Zemní plyn (98% metanu) má nesporné výhody vzhledem k zátěži životního prostředí. Dalším krokem ke zlepšení stavu našeho životního prostředí je používání bioplynu.

Složka

Koncentrace

Bioplynové zařízení

metan

%

60 - 70

Zařízení upravující odpadní vody 55 - 65

CO2

%

30 - 40

35 - 45

30 - 40

dusík

%

<1

<1

V.15

Ppm

X.00

X.40

50 – 300

sirovodík

Skládka 45 - 55

Tab. 4.5 - Typické složení surového ( neupraveného) bioplynu pocházejícího z různých zařízení Zdroj: Možnosti využití bioplynu v dopravě, Doprava 6/2003

Pro energetické využití bioplynu je možné použít několik typů technologií, z nichž nejjednodušší zařízení je na spalování bioplynu, dále se jedná o upravené vznětové a zážehové motory a plynové turbíny. V tabulce 4.6 je uveden přehled potenciálu bioplynu tak, jak byl i s komentářem publikován v [1]. Pro další rozvahy praktického využití bioplynu v dopravě jsou směrodatné především celkové hodnoty dostupného a ekonomického potenciálu. Tabulka 4.6 nezahrnuje potenciál bioplynu z čistíren odpadních vod (ČOV), který je pro využití v dopravě velmi významný. V dostupné databázi produkce bioplynu v ČR [2] je uvedeno v současné době celkem 26 městských ČOV, které produkovaný bioplyn již nějakým způsobem využívají. Nejčastěji je bioplyn využíván k produkci tepla nebo kogeneraci tepla a elektřiny pro potřebu vlastních technologií ČOV. Využití bioplynu jako paliva pro dopravu lze hledat především v plynofikaci městské hromadné dopravy. Plničky CNG určené pro městské autobusy mohou být vystavěny tak, aby byli využitelné i pro osobní CNG automobily v rámci provozu individuální automobilové dopravy, čímž by docházelo k významnému podmětu plynofikace IAD.

Potencionál produkce bioplynu materiál [tis.t] Teoretický potenciál

Dostupný potenciál

Ekonomický potenciál

1

Bioplyn [tis.m3] Energie [Pj] Energie [TWh] materiál [tis.t] Bioplyn [tis.m3] Energie [Pj] Energie [TWh] materiál [tis.t] Bioplyn [tis.m3] Energie [Pj] Energie [TWh]

Živočišný odpad 30 000 780 000 17 4,722 10 000 260 000 5,7 1,583 2 100 61 000 1,3 0,361

Fytomasa

BRKO + BRPO1

6 000

2 806

450 000 10 2,777 3 000 225 000 5 1,389 1 000 75 000 1,7 0,472

280 600 6 1,666 1 403 140 300 3 0,833 250 25 000 0,6 0,167

celkem 38 806 1 510 600 33 9,165 14 403 625 300 14 3,805 3 350 161 000 3,6 1,000

BRKO - biologicky rozložitelný komunální odpad, BRPO - biologicky rozložitelný průmyslový odpad Tab. 4.6 - Přehled potenciálu bioplynu v ČR Zdroj: Možnosti využití bioplynu v dopravě, Doprava 6/2003

34


Velký vliv na úroveň emisí ze spalování bioplynu má nastavení spalovacího motoru. Je-li motor vyroben a nastaven přímo pro používání plynných paliv (CNG, LPG, Bioplyn), dosahuje velmi nízkých emisních škodlivých látek v ovzduší. Pokud se jedná o motor dvoupalivový (např. Benzin/bioplyn), jsou emise ze spalování plynného paliva vyšší. Další velmi důležitou okolností je přítomnost katalyzátoru. Při použití třícestného katalyzátoru se dosahuje asi 10x nižších emisí hlavních polutantů. Při spalování bioplynu se v porovnání s motorovou naftou uvolňuje asi o 15-30% méně oxidu uhličitého. Vzhledem k srovnatelnému složení bioplynu a zemního plynu jsou emise CO2 při spalování těchto dvou paliv srovnatelné. Rozdíl je však v emisích tzv. fosilního oxidu uhličitého. Zatímco při spalování bioplynu se neuvolňuje žádný, při spalování zemního plynu je veškerý uvolněný CO2 fosilní. Emise CO2 mají při spalování bioplynu mají nulový efekt (bilanci) na globální změnu klimatu, neboť jsou součástí koloběhu CO2 v prostředí a nezvyšují jeho celkový objem v atmosféře. Využitelnost bioplynu pro dopravu významně souvisí s plynofikací dopravy na bázi CNG, jelikož čištěný bioplyn je svými vlastnostmi a složením shodný nebo téměř vhodný (závisí na kvalitě) se zemním plynem. Výroba a prodej CNG vozidel a související výstavby CNG stanic je proto technologickou bránou k možnosti využívání bioplynu v dopravě.

35


5. BIOPALIVA, BIOETANOL, ETBE, MTBE 5.1 POJEM BIOPALIV Využívání biopaliv v dopravě je jednou z možností, jak snížit negativní důsledky dopravy na životní prostředí (snížením exhalací ve výfukových plynech) a zároveň napomoci zemědělskému sektoru k efektivnějšímu využívání půdních zdrojů. Směrnice Evropské unie 2003/30/ES v tomto smyslu ukládá členským státům postupně zajistit alespoň minimální podíl biopaliv a jiných obnovitelných pohonných hmot přičemž cílem je dosáhnout v roce 2010 5,75% obnovitelných paliv. Tato směrnice zároveň definuje jednotlivé druhy biopaliv, která jsou následující: a) „bioethanol“: ethanol vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, užívaný jako biopalivo; b) „bionafta“: methylester vyrobený z rostlinného nebo živočišného oleje, s kvalitou nafty, užívaný jako biopalivo; c) „bioplyn“: plynná pohonná hmota vyrobená z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, která může být vyčištěna až na kvalitu zemního plynu a užívána jako biopalivo, nebo dřevoplyn; d) „biomethanol“: methanol vyrobený z biomasy, který se užívá jako biopalivo; e) „biodimethylether“: dimethylether vyrobený z biomasy, užívaný jako biopalivo; f) „bio-ETBE (ethyl-tercio-butyl-ether)“: ETBE vyrobený z bioethanolu. Objemové procento biopaliva v bio-ETBE je 47 %; g) „bio-MTBE (methyl-tercio-butyl-ether)“: palivo Objemové procento biopaliva v bio-MTBE je 36 %;

vyrobené

z biomethanolu.

h) „syntetická biopaliva“: syntetické uhlovodíky nebo směsi syntetických uhlovodíků vyrobené z biomasy; i) „biovodík“: vodík vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, užívaný jako biopalivo; j) „čistý rostlinný olej“: olej vyrobený z olejných rostlin lisováním, vyluhováním nebo srovnatelnými postupy, surový nebo rafinovaný, avšak chemicky neupravovaný, pokud je jeho využití slučitelné s typem daného motoru a odpovídajícími požadavky týkajícími se emisí. Omezením emisí CO2 se zabývá i Kjótský protokol, ve kterém se země přistoupivší k této dohodě zavazují omezit tyto emise. Jednou z možností jak omezit emise CO2 je získávání energie biomasy. Vhodnost aplikace jednotlivých způsobů konverze biomasy k energetickým účelům uvádí další tabulka.

36


5.2 VYUŽITÍ BIOMASY, SUROVINY A JEJICH PŘEMĚNY Možnosti využití biomasy k energetickým účelům uvádí následující tabulka: Typ konverze biomasy

Termochemická konverze (suché procesy)

Biochemická konverze (mokré procesy)

Fyzikálně-chemická konverze

Způsob konverze biomasy

Energetický výstup

Odpadní materiál nebo surovina

spalování

Teplo vázané na nosič

popeloviny

zplyňování

Generátorový plyn

Dehtový olej, uhlíkaté palivo

Pyrolýza

Generátorový plyn

Anaerobní fermentace

bioplyn

Fermentovaný substrát


Teplo vázané na nosič

Fermentovaný substrát

Esterifikace bioolejů

Metylester biooleje

glycerin

Dehtový olej, Pevné hořlavé zbytky

Tab. 5.1 - Způsoby využití biomasy k energetickým účelům Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Další tabulka uvádí měrnou produkci CO2 u vybraných zemí: Země

CO2

Katar

44,08

Bahrajn

35,23

SAE

30,11

Kuvajt

25,01

Singapur

23,47

USA

20,50

Lucembursko

20,42

Austrálie

16,52

Kanada

15,76

Saudská Arábie

13,27

Finsko

12,47

Estonsko

12,47

Belgie

12,04

Nizozemsko

11,81

ČR

11,74

Německo

10,77

Irsko

10,27 Tab. 5.2 - Produkce emisí CO2 na osobu vybranými zeměmi v r. 1997 (t.osoba-1 pro rok 1997) Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

37


Ostatní procesy Získávání odpadního technologického tepla

Spalování

Zplynování

Pyrolýza

Alkoholová fermentace

Aerobní fermentace


Mokré procesy

Esterifikace bioolejů

Suché procesy

0

1

3

1

1

1

2

2

3

0

2

0

0

0

0

2

0

0

1

1

1

0

2

3

0

2

1

1

1

0

2

3

Organický podíl komunálních odpadů

0

1

3

2

2

0

1

3

Organický odpad z potravinářské nebo jiné průmyslové výroby

0

1

1

0

0

2

2

3

Odpady z dřevařských provozoven

0

0

3

2

2

0

0

0

Odpady z lesního hospodářství

0

1

3

2

2

0

1

2

Rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a z péče o krajinu

0

1

3

1

1

0

1

2

Získané produkty

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Druh biomasy

Energetické plodiny lignocelulózové (dřevo, sláma, pícniny, obiloviny) Olejnaté plodiny (řepka, slunečnice, len) Energetické plodiny škrobnatého nebo cukernaté (brambory, cukrová řepa, obiloviny) Odpady z živočišné (exkrementy, mléčné odpady)

výroby

Tab. 5.3 - Vhodnost aplikace jednotlivých způsobů konverze biomasy k energetickým účelům Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Legenda k tab. 5.3: 1- nelze použít 2- technicky zvládnutelná technologie, ale nevyužívá se 3- vhodná jen pro určité technicko-ekonomické podmínky 4- často používaná technologie

38


IIIIIIIVVVIVIIVIII-

olej, metylester teplo vázané na nosič teplo vázané na nosič hořlavý plyn (metan) pevné palivo, dehtový olej, plyn etanol, metylalkohol teplo vázané na nosič metan

Biomasa je substance biologického původu, která je získávána buď jako výsledek výrobní činnosti nebo jako odpad ze zemědělské potravinářské a lesní výroby nebo z komunálního hospodářství a údržby krajiny.Využití biomasy k energetickým účelům je limitováno i potřebou jejího dalšího využití, nutností rozšiřovat produkční plochu a zvyšovat investice do výroby biomasy, dále ekonomickými limity, především konkurencí klasických paliv, aj.

Rozdělení biomasy: a) biomasa pěstovaná k energetickému využití: cukrová řepa, obilí, brambory, cukrová třtina, olejniny, energetické dřeviny, aj. b) biomasa odpadní: rostlinné zbytky ze zemědělské výroby, odpady z živočišné výroby (exkrementy z chovu hospodářských zvířat), organické a lesní odpady Biopalivo

Mil.t

Odpadní a palivové dřevo

1,7

Obilní a řepková sláma

2,7

Rychlerostoucí dřeviny a energetické plodiny

1,0

Komunální odpad

1,5

Spalitelný odpad z průmyslové výroby

1,0

Celkem

7,9 Tab. 5.4 - Zdroje energeticky využitelné biomasy Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Pro získávání energie z biomasy se používají následující postupy: a) termochemická přeměna biomasy (spalování, zplyňování, pyrolýza) b) biochemická přeměna biomasy alkoholové kvašení, metanové kvašení) c) fyzikální a chemická přeměna biomasy • •

mechanicky (štípání, drcení, lisování, briketování, peletování, mletí, aj.) chemicky ( esterifikace surových olejů)

d) získávání odpadního tepla při zpracování biomasy (např. při kompostování, aerobním čištění odpadních vod, anaerobní fermentaci pevných organických odpadů, aj.)

39


Využívání zemědělské půdy pro nepotravinářské účely je jedním ze způsobů, jak řešit problémy zemědělství s nárůstem nevyužívané zemědělské plochy. V současné době je struktura zemědělského půdního fondu České republiky následující: Tis. ha Zemědělská půda

4 271 (tj. 54% rozlohy)

- z toho orná půda

3 125 (tj. 40% rozlohy)

Lesní půda

2 631 (tj. 33% rozlohy)

Zemědělská a lesní půda celkem

6 902 (tj. 87% rozlohy) Tab. 5.5 - Struktura zemědělského půdního fondu ČR Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Problémy nevyužité zemědělské plochy je možné řešit i jinými cestami, např. vývozem zemědělských produktů, jejím zatravňováním nebo zalesňováním, tyto způsoby však většinou neřeší sociální rozměr problému spojený s ekonomickou a sociální úrovní života na venkově. Z hlediska orientace na pěstování energetických plodin přichází v úvahu produkce rychle rostoucích dřevin, z hlediska dopravy má potom největší perspektivu výroba etanolu, případně jeho přepracování na ETBE, což je v souladu s výše uvedenou směrnicí 2003/30/ES. Zásadní otázkou tedy zůstává velikost plochy, která pro tyto účely bude využitelná. Z odhadů vyplývá, že v roce 2010 bude takovou nadbytečnou zemědělskou půdou plocha o rozloze cca 500 000 ha. Podrobnější údaje uvádí následující tabulka, marginálními oblastmi je myšlena půda nevhodná k intenzivní zemědělské produkci.

Tis.ha

%

Výměra zemědělské půdy

4 280

100

Převod do jiných kategorií

80

2

Výměra marginálních oblastí

1000

23

Půda s produkcí potravin pro spotřebu v ČR

2700

63

Nadbytečná zemědělská půda

500

12

Tab. 5.6 - Předpokládaná struktura zemědělské půdy Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Plodiny vhodné pro produkci etanolu uvádí následující tabulka. Etanol jako možná náhrada klasických motorových paliv je známá už od začátku minulého století a byla rozvíjena především v USA a Brazílii. Jejím základním problémem je cena finálního paliva, v níž značnou část tvoří nutné vysoké investice do výrobních technologií. Zahraniční zkušenosti naznačují, že etanol je ekonomicky výhodný v okamžiku, kdy cena ropy přesáhne 30 USD/barel. Ideálním zdrojem pro výrobu etanolu jsou obiloviny a cukrovka.

40


Výtěžnost alkoholu I.t-1

Výnos (t.ha-1)

Produkce etanolu (t.ha-1)

Pšenice ozimá (zrno)

370

5 až 6

1 850 až 2 220 (1,5 až 1,8)

Cukrovka (bulvy)

80

35 až 45

2 800 až 3 600 (2,3 až 2,9)

Brambory (hlízy)

100

20 až 30

2 000 až 3 000 (1,6 až 2,4)

Topinambur (hlízy)

77

30

2 310 (1,9)

Čirok cukrový (nadzemní část)

76

30

2 280 (1,8)

Kukuřice (zrno)

386

Plodina

3,4 až 4,5 1 312 až 1 737 (1,1 až 1,4) Tab. 5.7 - Produkce etanolu pro jednotlivé plodiny Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

5.3 VYUŽITÍ BIOPALIV V DOPRAVĚ Důsledkem zavádění přísnějších ekologických zákonů a norem je snaha snížit spotřebu primárních energetických zdrojů a redukce emisí CO2. Tyto snahy vedou k optimalizaci koncepcí vozidel a jednotlivých pohonů. Dalším výsledkem zpřísňování ekologických požadavků na vozidla a pohonné hmoty je výrazný pokles vlivu emisí vozidel na imisní situaci a tím kvalitu vzduchu. Postupně roste podíl emisí CO2 na emisích celkových. Předpokládáme, že tento trend potrvá přibližně do roku 2010. Vzhledem k vysoké a stále rostoucí poptávce a klesajícím disponibilním zásobám fosilních primárních energetických zdrojů, zejména ropy, je důležité pozorovat závislost výkonu ekonomik jednotlivých států na spotřebě ropných zdrojů. V Evropské unii je tato závislost odhadována někde na úrovni 98%. Tyto skutečnosti vytváří tlak na úsporné zacházení s pohonnými hmotami a tudíž vytváří předpoklad pro využívání alternativních a obnovitelných zdrojů. Většímu využití vodíkového paliva brání především 3 technologické bariéry: • • •

pro mobilní používání chybí uspokojivě vyřešený vysokotlaký skladovací akumulátor chybějící infrastruktura chybějící ekonomicky únosné technologie pro regenerační výrobu vodíku

Výše uvedené skutečnosti přisuzují vodíku možnost většího využití především v budoucnosti. Díky vysoké účinnosti vodíkových článků však budou jednotlivé technologie nadále rozvíjeny. Pokud půjde o technologie regenerativní povahy, je možné dosahovat trvalého snižování emisí CO2. Bílá kniha Komise Evropská dopravní politika pro r. 2010: čas rozhodnutí očekává postupné zvyšování emisí CO2 až do roku 2010, přičemž hlavní část škodlivin je způsobena silniční dopravou. Zajištění používání biopaliv v dopravě umožňuje širší aplikaci biomasy, která zajistí rychlejší vývoj biopaliva v budoucnosti. Budou-li nová paliva využívána ve velkém objemu, je potřeba zajistit jejich technické parametry podle požadavků ekologických norem a s ohledem na zemědělské možnosti produkce. Za předpokladu uskutečnění těchto podmínek se lze domnívat, že dojde k zachování nezbytných trendů trvale udržitelného rozvoje venkova.

41


Rok

Biopaliva

Zemní plyn

Vodík

Celkem

2005

2

-

-

2

2010

6

2

-

8

2015

7

5

2

14

8 10 5 23 Tab. 5.8 -Plán podílu (%) alternativních paliv na spotřebě motorových paliv v EU Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

2020

Hlavním zdrojem obnovitelných paliv je biomasa, dále pak obnovitelná elektrická energie, atmosférický a koncentrovaný oxid uhličitý. Biomasu lze transformovat na palivo pro dopravu a pohon motorů prostřednictvím: • • •

extrakcí biooleje (rostlinného) z olejnin (řepka, slunečnice, sója) fermentací plodin bohatých na škrob a cukr nebo celulózových produktů s přeměnou na alkohol, anaerobní fermentací organických materiálů na bioplyn zplyňováním biomasy, čištění a využití získaného plynu

Německo Francie 715

357

Itálie

Rakousko

Dánsko

Velká Británie

Španělsko

Švédsko

ČR

273

32

41

9

6

1

113

Tab. 5.9 - Produkce metylesterů mastných kyselin v Evropě v roce 2003 v tis. T Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Fermentace plodin bohatých na škrob a cukr (přeměněných na etanol) se používá především v Brazílii, Severní Americe a Kanadě. Anaerobní fermentace biomasy pro výrobu bioplynu (Nizozemsko, Rakousko, Německo, Dánsko) využívá kombinace fermentačního reaktoru s chovem hospodářských zvířat nebo s provozy na čištění komunálních odpadních vod a zpracování komunálních odpadů. Vlastnosti

Jednotka

Výhřevnost

kW * h *

obsah metanu

mN-3

% (VN)

celková síra

Hodnoty >4 > 40

mg *

mN-3CH4

< 2 300

mg *

mN-3CH4

< 100

fluor

mg *

mN-3CH4

< 50

celkový chlor a fluor

mg * mN-3CH4

< 100

mN-3CH4

< 10

chlor

křemík

mg * -3

pevné nečistoty (velikost částic < 1 mm * 10 )

mN-3CH4

mg * < 30 Tab. 5.10 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

42


Faktory ovlivňující kvalitu biopaliv Faktory, které mají zásadní vliv na kvalitu biopaliv, lze rozdělit do tří fází: Fáze I

- růst (druh kultury, odrůda, klimatické podmínky, stáří rostliny, hnojení, půda, atmosferické vlivy apod.)

Fáze II

- sklizeň, úprava, zpracování (technologické procesy, fyzikálně-chemické vlastnosti apod.)

Fáze III - energetické využití (vzájemná interakce mezi vlastnostmi biopaliv a spalovacím zařízením) Nejdůležitější tepelně-technickou vlastností je obsah hořlaviny. Objem hořlaviny společně s balastem dané biomasy (součet obsahu popela a vody) představují v biomase značný podíl, snižují spalné teplo, výhřevnost a užitnou hodnotu.

Biopalivo nebo směs biopaliva a paliva motorová nafta (MN)

Uhlík mc

Vodík mH

Kyslík mO

Síra mS

Výhřevnosti

(kg * kg-1)

(kg * kg-1)

(kg * kg-1)

(kg * kg-1)

(kg * kg-1)

(%)

0,8622

0,1360

0,0000

0,0018

43,228

100,00

metylester řepkového 0,7744 0,1217 0,10384 0,0000 37,667 87,13 oleje (FARME) naturdiesel (nad 30% 0,8372 0,1359 0,0265 0,0003 42,106 97,40 (m/m) metylesterů řepkového oleje) směs 75% MN + 25% 41,838 96,78 FARME směs 50% MN + 50% 40,448 93,57 FARME Tab. 5.11 - Elementární složení a výhřevnosti motorové nafty, řepkových metylesterů a jejich směsí Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Metylestery mastných kyselin Už od začátku vývoje zážehových a vznětových motorů byly zvažovány možnosti použití etanolu vyrobeného z biomasy jako pohonné hmoty v těchto motorech. V meziválečném období byl etanol používán jako přídavek benzínu, přičemž jeho podíl dosahoval až 20%.Od této praxe bylo ustoupeno po druhé světové válce, kdy výrazně klesly ceny ropy. Snaha o využití biopaliv v současnosti tedy není nikterak nová a uvažovali o ní již konstruktéři prvních spalovacích motorů. V případě používání čistého řepkového oleje jako pohonné hmoty je nutné buď přizpůsobit rostlinný olej motoru nebo naopak motor upravit tak, aby byl schopen provozu s rostlinným olejem. V praxi se používají dva principy úpravy a to buď řešení se samostatnou nádrží pro naftu a rostlinný olej, kdy start probíhá pomocí nafty a k pohonu rostlinným olejem se přejde v okamžiku, kdy rostlinný olej dosáhne potřebné teploty. Druhou možností je řešení s jednou nádrží, kdy je rostlinný olej elektricky předehříván před startem.

43


Dále je možné využívat metylestery mastných kyselin, pro které je důležité stanovit jakostní parametry (tab. 7,16), v ČR je toto upraveno prostřednictvím ČSN 656507 a ČSN 656508. Protože jakost metylesterů mastných kyselin byla řešena i v jiných zemích, došlo v rámci EU k přijetí jednotné evropské normy EN 14214, jejichž údaje jsou uvedeny v následující tabulce. Normou ČSN 656508 byly zároveň zpřísněny jakostní parametry pro směsné motorové nafty s přídavkem řepkových metylesterů. Ukazatel jakosti

Jednotka

cetanové číslo

min.

obsah esteru

min.

% m/m

max.

-1

obsah síry hustota 0

51 96,5

Zkušební metoda EN ISO 5165 EN 14103

Mg.kg

10

Kg.m-3

860 až 900

EN ISO 3675

Mm .s

3,5 až 5,0

ISO 3104

2 -1

viskozita 40 C

2004

EN ISO 20 846

bod vzplanutí

min.

°C

120

EN ISO 2719

obsah nečistot

max.

Mg.kg-1

24

EN 12 662

obsah vody

max.

Mg/kg

500

EN ISO 12 937

CCT 10% dest.zbytku

max.

% m/m

0,3

EN ISO 10 370

popel sulfátový

max.

% m/m

0,02

ISO 3987

oxidační stabilita 110 C

min.

H

6

EN 14112

číslo kyselosti

max.

Mg KOH/g

0,5

EN 14104

jodové číslo

max.

Q J2/100g

120

EN 14111

max.

% m/m

12

EN 14103

0

metylester kyseliny linolenové 0

koroze na mědi 3 h/50 C

třída 1

obsah metanolu

max.

obsah

max.

% m/m % m/m

0,2

EN ISO 2160 EN 14110 EN 14105

monoglyceridů

0,8

diglyceridů

0,2

triglyceridů

0,2

obsah volného glycerolu

max.

% m/m

0,02

EN 14106, EN 14105

celkový obsah glycerolu

max.

% m/m

0,25

EN 14105

obsah kovů I. skupiny (Na+K)

max.

-1

Mg.kg

5,0

EN 14108

obsah kovů II. skupiny (Ca+Mg)

max.

Mg.kg-1

5,0

EN 14109

obsah fosforu

max.

-1

Mg.kg

10,0

prEN 14538

teplota filtrovatelnosti

max.

°C

EN 116

třída B

0,0

třída D

(-10)

třída F

(-20) Tab. 5.12 - Ukazatele jakosti paliva metylestery mastných kyselin podle normy jakosti ČSN EN 14214 Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

44


Metylestery mastných kyselin dále vykazují tyto vlastnosti: • • • • • • • • •

Afinita k vodě- lze minimalizovat vhodnými aditivy Biologická rozložitelnost Netoxicita Materiálová snášenlivost- je agresivní vůči pryžovým hadicím, těsněním a nátěrům, nicméně tyto problémy lze uspokojivě řešit Vliv na mazací oleje- jsou používány speciální motorové oleje a je požadována kratší doba její výměny Cetanové číslo- je větší než u motorové nafty Mazivost- je vyšší než u motorové nafty Spotřeba- je vyšší oproti motorové naftě o cca 6-10% z důvodu rozdílných hustot a výhřevností Emise- oproti motorové naftě má přibližně poloviční kouřivost a až na NOx vykazuje nižší měrné emise než motorová nafta o cca 10-20%.

5.4 BIOETANOL Technologický proces výroby bioetanolu znázorňuje blokové schéma. Využití bioetanolu ve vznětových motorech Bioetanol není vhodným palivem do vznětových motorů. Oproti motorové naftě má o 35 procent nižší výhřevnost a tedy vyšší spotřebu v motorech. Daleko lepší jako alternativní palivo pro vznětové motory je proto řepkový metylester MEŘO. Přesto jsou známé i případy použití bioetanolu jako paliva pro vznětové motory. Hlavním důvodem využití bioetanolu ve vznětových motorech je příznivé složení emisí z jeho hoření (především nízká kouřivost). Bioetanol lze též použít k výrobě etylesteru řepkového oleje EEŘO. Tento výrobek je oproti metylesteru vyroben jen z přírodních obnovitelných surovin. Využití bioetanolu v zahraničí Bioetanol se nepoužívá přímo jako palivo do automobilových motorů, ale jen jako menšinová část směsných paliv. Jedině v Brasilii se bioetanol používá jako většinová složka směsného paliva pro upravené zážehové motory. Směsné palivo s většinovou složkou bioetanolu je vhodným palivem pro oblasti s požadavky na vysokou čistotu provozu mobilních energetických systémů a dopravních prostředků (přírodní rezervace, ochranná pásma vod a městské aglomerace). Brazilská vláda v roce 1994 zdanila vývoz cukru, aby zvýhodnila domácí výrobu bioetanolu a tím dala impuls ke zvýšení výroby motorových paliv s příměsemi bioetanolu. Používaná paliva v Brasilii jsou: • alkoholické (95 % bioetanolu o lihovitosti 96 % a 5 % automobilového benzínu) • směsné benzínové palivo (22 % bezvodého bioetanolu a 78 % automobilového benzínu) • směs MEG (33 % metanolu, 60 % bioetanolu a 7 % automobilového benzínu)

45


Ve Francii používají bioetanol ve směsných palivech do vznětových motorů pro autobusy městské dopravy. Motor je z toho důvodu konstrukčně upraven a opatřen katalyzátorem. Toto směsné palivo má přibližně o 25 procent nižší cenu než motorová nafta (důsledek daňového osvobození bioetanolu), ale také o 84 procent vyšší spotřebu vztaženou na stejný energetický obsah měrné jednotky paliva. 1 litr motorové nafty odpovídá přibližně 1,84 litru směsného paliva s bioetanolem. Toto směsné palivo se skládá z bioetanolu jehož obsah tvoří maximálně 90 procent směsi, urychlovače zapalování AVOCET (této složky ve jsou ve směsi 4 procenta) a zbytek tvoří vyšší alkoholy jako denaturační přísady. Provozní zkoušky v městských autobusech ve Švédsku dospěly k obdobným výsledkům. Používání takovýchto směsných paliv s většinovým obsahem bioetanolu je z paliv do vznětových motorů (motorová nafta, bionafta) nepříznivější k životnímu prostředí. Provoz je ovšem nejdražší. V roce 1994 se francouzském městě Tours používalo pro pohon vznětových motorů v městské dopravě toto směsné palivo s bioetanolem: • • • • •

87,6 % bioetanol (95 %) 4,7 % vody vázané v bioetanolu 3,5 % butanol 0,4 % isopropanol 3,8 % AVOCET (80 % nitroester, 18 metanol, 2 % antikorozivní a jiné přísady

Jak již bylo uvedeno 1 l motorové nafty je nahraditelný 1,84 l tohoto směsného paliva. Cena motorové nafty byla v roce 1994 4 franky za jeden litr. Cena bioetanolové směsi byla 3,07 franků za jeden litr. Vozidla používající toto biopalivo mají upravené čerpadlo a jsou opatřeny katalyzátorem výfukových plynů. Ve švédském Stockholmu se ve stejné době používalo obdobné směsné palivo. Jehož složení je: • 95,2 % bioetanol • 2,0 % denaturační přísady na bázi alkoholů • 2,8 % AVOCET Motor má taktéž upravené vstřikovací čerpadlo a vozidlo je vybaveno třícestným katalyzátorem SAAB – SCANIA DSI 11 E (184 kW). Cena bioetanolu Výrobní náklady bioetanolu jsou zejména závislé na ceně a druhu vstupní suroviny a na možnostech komerčního využití vzniklých vedlejších produktů. Tyto vedlejší produkty jsou dány druhem vstupních surovin a použitou výrobní technologií. Studie konkurenceschopnosti bioetanolu v Evropské unii ukázala, že výnosy z vedlejších produktů dokáží pokrýt až čtvrtinu výrobních nákladů. Tím se mohou ve značné míře podílet na zvýšení hospodárnosti výroby bioetanolu.

46


Cena bioetanolu v České republice Všechny velké průmyslové lihovary v České republice (85% výroby kvasného lihu) jsou technologicky vázány na vstupní surovinu, kterou je melasa. Při jejím zpracovávání vzniká jako vedlejší produkt zahuštěné melasové výpalky. Tyto výpalky jsou registrovány jako organické hnojivo. Prodej tohoto hnojiva však neuhradí ani náklady nutné na samotné zahuštění výpalků. Následující výpočet průměrné ceny bioetanolu je zjednodušenou kalkulací výrobních nákladů bioetanolu v roce 2001. V roce 2001 byla průměrná nákupní cena melasy 3 200 Kč za jednu tunu.. Limitujícími faktory ovlivňujícími cenu bioetanolu jsou: • • • • •

ceny vstupní suroviny množství spotřebované energie uskutečněný objem výroby fixní náklady na rok, které jsou v jednotlivých lihovarech velmi odlišné, v tabulce 5.13 je uveden jejich aritmetický průměr použitá výrobní technologie

V následují tabulce je uveden procentuální podíl cen jednotlivých složek potřebných k výrobě 1 m3 bezvodého bioetanolu při plném vytížení výrobní linky. Téměř polovinu výrobních nákladů tvoří nákupní cena melasy. Energie potřebná k destilaci a roční fixní náklady se podílejí dalšími 20 procenty. Na výrobu tohoto množství bioetanolu je třeba 3,26 t melasy.

Výrobní složky melasa plyn pomocný materiál elektrická energie voda odbytové náklady fixní náklady výrobní náklady celkem zisk výsledná cena

Cena Kč 10,43 4,56 0,1 0,11 0,23 0,34 4,37 20,14 2,03 22,17

Podíl % 47,08 20,57 0,45 0,5 1,04 1,53 19,74 90,91 9,16 100 Tab 5.13– výrobní náklady na 1 litru bezvodého bioetanolu Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě

47


Surovina Obiloviny, škrob, Vlhké mlynářské produkty

Říční voda Pára Recyklační výpalky Přídavky

Zrno Mouka

Suché mletí

Zkapalnění A zcukernatění

Zcukernatěný substrát (rmut)

vzduch

fermentace

CO provozovna

Zápara (alkoholový rmut)

pára

destilace

Alkoholový produkt Kondenzovaná pára (recyklovatelná) Usazenina (recyklovatelná)

Celé výpalky

dekantace

Dekantační koláč

Řídké (zředěné) výpalky)

pára

vypařování

Kondenzovaná pára (recyklovatelná) Kondenzované výpary (recyklovatelné)

Koncentrované výpalky

pára

sušení

Kondenzovaná pára (recyklovaná) Výpary

DDGS Destilační usušené zrnové substance

Obr. 5.1 - Blokové schéma výroby bioetanolu z obilovin (zdroj: Vogel-busch) Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

48


5.5 BIOETANOL - OXIGENÁT BA Bioetanol se nepoužívá přímo jako palivo do zážehových motorů, ale používá se jako oxigenát do stávajících automobilových benzínů. Důvodem je snaha snížit hodnoty škodlivých látek ve výfukových emisích. Přídavkem oxigenátů (bioetanol, MTBE, ETBE) se snižuje především obsah oxidu uhelnatého CO a uhlovodíků v emisích. Vysoké oktanové číslo oxigenátů umožňuje omezit obsah škodlivých aromátů a sloučenin olova v automobilovém benzínu. V Evropě i v USA roste v posledních letech snaha legislativně zakotvit určité množství oxigenátů (látka obsahující kyslík, která je vhodnou komponentou do motorových paliv, bioetanol) do automobilových benzínů. Za optimální a zároveň maximální obsah kyslíku v automobilovém benzínu se považuje 2,7 hmotnostního procenta. ). V USA tomu odpovídá přibližně 7,7 procent objemu bioetanolu a 15 procent objemu MTBE (oxigenát připravovaný reakcí metanolu a izobutylenu na metyltercbutyléter. V emisích těchto paliv dochází k poklesu obsahu CO o 13 % a uhlovodíků o 7 – 10 % ve výfukových plynech. Při používání těchto paliv je požadavkem jen zabudování katalyzátorů. V Evropě je možnost používání oxigenátů pro bezolovnatý benzín definována Evropskou normou EN 228 Automotive fuels – Unleaded petrol – Reqirements and test metods. Tato norma definuje maximální obsah kyslíku na 2,7 % (objemového) a objemová procenta povolených oxigenátů v automobilových benzínech. Použití oxigenátů pro bezolovnatý benzín je v Evropské unii definováno normou EN 228 Automotive fuels – Unleaded petrol – Reqirements and test metods. Tato norma definuje maximální obsah kyslíku 2,7 procenta (m/m) a objemová procenta povolených oxigenátů (V/V). Česká republika tuto normu plně převzala jako Česko technickou normu 65 6505 Motorová paliva – Bezolovnaté automobilové benziny-Technické požadavky a metody zkoušení.

Obsah oxigenát

% (V/V)

Metanol

3

Etanol (kvasný líh)

5

Iso-propylalkohol

10

Iso-butylalkohol

10

Terc-butylalkohol

7

Étery (5 a více atomy uhlíku)

15

Ostatní oxigenáty

10 Tab. 5.14 - Povolený obsah oxigenátů v automobilových benzínech Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

49


Vlastnosti oxigenátů Nejrozšířenějším oxigenátem je MTBE, který je připravovaný rekcí metanolu a izobutylenu na metyltercbutyléter. Přídavek této látky (s vyšším oktanovým číslem) umožňuje formulaci bezolovnatého automobilového benzínu. V následujících tabulkách jsou přehledně uvedeny základní vlastnosti motorových paliv a oxigenátů. Hustota energie

Palivo nebo složka paliva

Výhřevnost

Hustota

MJ.kg-1

kg.I-1

(MJ.I-1)

(%)

Benzin

43,30

0,750 (15ºC)

32,48

100

Bioetanol

26,87

0,791 (20ºC)

21,25

65,42

ETBE

36,39

0,742

27,00

83,13

MTBE

35,27 0,740 26,10 80,36 Tab. 5.15- Výhřevnosti a hustota energie pro benzin, bioetanol, etyl-terc-butyléter (ETBE) a metyl-terc-butyléter (MTBE) Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

Výhřevnost

Biopalivo nebo směs biopaliva a paliva

Uhlík mc

Vodík mH

Kyslík mO

Síra mS

(kg.kg-1)

(kg.kg-1)

(kg.kg-1)

(kg.kg-1)

(MJ.kg-1)

(%)

Motorová nafta (MN)

0,8622

0,1360

0,0000

0,0018

43,228

100

Metylester řepkového oleje (FARME)

0,7744

0,1217

0,10384

0,0000

37,667

87,13

Naturdiesel (nad 30% (m/m) metylesterů řepkového oleje)

0,8372

0,1359

0,0265

0,0003

42,106

97,40

-

-

-

-

41,838

96,78

-

-

-

-

40,448

93,57

-

-

-

-

39,057

90,35

Směs 75% MN +25%FARME Směs 50% MN +50% FARME Směs 25% MN +75%FARME

Tab. 5.16 - Elementární složení a výhřevnosti motorové nafty, řepkových metylesterů a jejich směsi Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie

50


Étery jsou uhlovodíkové sloučeniny obsahující kyslík, v nichž je jedna skupina CH2 nahrazena atomem kyslíku. Vyznačují se mimo jiné vysokým oktanovým číslem. To umožňuje používat tyto étery k namíchání vysoce oktanového motorového benzínu. K tomu je v současné době využíván především MTBE, který je nákladově nejvýhodnější, což je způsobeno tím, že se vyrábí společně s ropou v rafinerii. Je možné ho zaměnit za ETBE, který je získáván podobným způsobem, jen metanol je nahrazen etanolem. ETBE (etyltercbutyléter) se připravuje reakcí bioetanolu s izobutylénem. Vlastnosti má obdobné jako MTBE, má ale nižší tenzi par a o něco vyšší výhřevnost než MTBE. Oktanová čísla jsou zhruba stejná. Bod varu má ETBE o málo vyšší než MTBE. Podle výsledků většiny studií jsou emise motorového benzínu s přídavkem ETBE minimálně srovnatelné jako s MTBE. Zkušenosti z Francie ukazují, že s nasazením této pohonné hmoty v praxi by neměly být větší problémy. Náklady na výrobu ETBE jsou vyšší než u MTBE a činí cca 51 EUR na jednu tunu.

5.6 EMISNÍ CHARAKTERISTIKY BIOPALIV Jak zdůrazňuje IEA (2004), biopaliva v dopravě mohou přispět řadou pozitiv, především snížením závislosti na fosilních palivech, snížením emisí skleníkových plynů a ostatních emisí, menší množství odpadů a v neposlední řadě podporují zemědělské aktivity. Podívejme se blíže na emise skleníkových plynů. Zaměříme-li se na dvě nejrozšířenější paliva – etanol a bionaftu –, je pokles emisí CO2 významný. Nejvýznamnější snížení těchto emisí je především u etanolu z cukrové řepy a z celulózové biomasy (viz. následující graf).

Graf 5.1- Rozsah očekávaného snížení skleníkových plynů z biopaliv Poznámka: Čísla ukazují snížení CO2-ekvivalentu skleníkových plynů „well-to-wheels“1 na kilometr z různých biopaliv. Etanol je srovnáván s benzínovými vozidly a bionafta s naftovými. Míchání biopaliv vede k proporcionálním snížením emisí, takže např. 10% namíchání biopaliva přinese 10% snížení emisí skleníkových plynů. Zdroj: IEA 2004, str. 13

Snížení však dochází také u emisí CO, SO2 a pevných částic (PM). Biopaliva jsou také obecně méně toxická než konvenční paliva. U některých emisí však může dojít k jejich nárůstu, především u emisí HC (uhlovodíků, tj. prekursorů fotogenického smogu) a aldehydů.

1

Započítán je celý životní cyklus paliva.

51


5.6.1 BIOPALIVA NA BÁZI METYLESTERŮ V EU se metylestery přimíchávají do nafty od roku 1992. Vyrábí se z řepkového nebo slunečnicového oleje. Jednotlivé členské státy se však liší poměrem míšení, který variuje mezi 2 – 30 %. Zkušenosti s přimícháváním mají především Rakousko, Německo, Belgie, Francie (palivo DIESTER), Švédsko (palivo Agrol Agro Light), Maďarsko a Itálie. Ve Francii se metylester ředí v 6 rafinériích, a to 5 % (produkce 250 tis. t/rok) a 30 % (Ecodiesel). V Itálii k ředění dochází v dopravních skladištích (transit storages) a ředící poměr je 5 % (produkce 15 tis. t/rok). V Dánsku se metylester ředí ve 2 rafinériích. Země

Výrobní kapacita (tis. tun)

Německo

1088

Francie

502

Itálie

419

Rakousko

100

Španělsko

70

Dánsko

44

Velká Británie

15

Švédsko

8

Celkem 2246 Tab. 5.17 - Odhadovaná produkční kapacita výroby bionafty v EU-15, 2004 Zdroj: webové stránky EBB (European Biodiesel Board)

Spotřeba bionafty v EU poměrně rychle narůstá. Vývoj mezi roky 1998 a 2002 zachycuje následující graf.

Graf 5.2 - Vývoj prodeje bionafty v EU-15 (1998 – 2002) Zdroj: webové stránky EBB (European Biodiesel Board)

Metylestery využívají také USA (vyrábí se ze sóji a částečně také z kanoly), a to zředěné s naftou v poměru 20 %. S metylestery se setkáme také v Jižní Asii (výroba z palmového a kokosového oleje).

52


V ČR se od 90. let vyrábí metyl ester řepkového oleje - MEŘO, který se prodává jako směs 31 % MEŘO s motorovou naftou (bionafta) pod obchodními názvy SETA diesel, Natur Diesel ND21N, Biopal 22. Výhody čistého (100 %) MEŘO: • • • • •

není třeba konstrukčních změn motoru neomezená mísitelnost s motorovou naftou méně zatěžuje životní prostředí (oproti motorové naftě snížení emisí PM na 83 %, HC na 78 %, sazí na 48 %, CO2 na 20 % a SO2 na 1%) nižší obsah polycyklických aromátů lepší mazivostní vlastnosti paliva (1% esterů může vést až k 30% zvýšení mazivosti, viz. IEA 2004).

Nevýhody čistého (100 %) MEŘO: • • • • • • • •

mírně vyšší emise NOx oproti motorové naftě (možnost eliminace seřízením motoru) zředí motorový olej, je tedy nutno zvýšit intervaly výměny oleje nutnost vyčistit palivový systém od vody a pravidelně jej kontrolovat nižší bod tuhnutí MEŘO způsobuje problémy se starty již při + 5oC (odstraněno v II. generaci MEŘO) při teplotě méně než 0oC mohou být špatné starty, problémy s dopravou paliva z nádrže (v zimě proto nutnost přidání aditiv) typický zápach spalin (zápach ze smažení hranolků) dle některých studií dochází k 2 % poklesu výkonu motoru a ku 3 % nárůstu spotřeby emise N2O během kultivace řepky (není prokazatelně potvrzeno).

Dopady bionafty na životní prostředí Fyzické a chemické vlastnosti bionafty jsou podobné vlastnostem motorové nafty. Výhodou bionafty je však výrazně nižší toxicita, biodegradabilita, prakticky žádné emise síry a vyšší cetanové číslo. I když se emise mění dle motoru a kvality paliva, studie EPA (viz. IEA 2004, str. 116) také ukázala, že s výjimkou NOx vykazuje 100% bionafta nebo ředěná bionafta významné snížení emisí, které se snižuje skoro lineárně s narůstající mírou ředění.

53


Graf 5.3 - Snížení emisí s rostoucí mírou ředění bionafty (Zdroj: IEA, 2004)

Podobné závěry plynou i z dalších studií. Např. dle studie NREL (2003) vyplývá, že molekulární struktura bionafty může mít významný dopad na emise tohoto paliva. Pro palivo se 100% podílem rostlinné či živočišné složky platilo, že emise NOx rostly s rostoucí hustotou paliva nebo iodinového čísla nebo s poklesem cetanového čísla paliva. Zajímavé bylo, že množství emisí PM zůstalo konstantní. Studie NREL (2003) ukázala také výrobní možnosti, jak snížit emise NOx ze spalování bionafty. Ve stejné studii (NREL 2003) najdeme také srovnání emisí NOx a PM pro biopalivo na bázi metylesterů z různých přírodních surovin, jak je zachycuje následující tabulka. NOx PM (g/bhp-h) (g/bhp-h) 4,586 0,263 Nafta 4,709 0,229 B20 LFFA PO 4,51 0,236 B20 nejedlý lůj 4,663 0,0685 vepřové sádlo 4,691 0,0665 nejedlý lůj 4,647 0,0697 Lůj 4,809 0,0682 LFFA PO 4,734 0,0576 HFFA PO * LFFA PO - potravinářský olej s menším počtem uvolněných mastných kyselin * HFFA PO - potravinářský olej s velkým počtem uvolněných mastných kyselin * bhp-h je brake-horsepower hour Tab. 5.18 - Porovnání emisí bionafty z různých přírodních surovin Zdroj: NREL (2003)

Také studie (Munack et al., 2003) na motoru Mercedes Benz 4,2 l potvrzuje tyto závěry: • emise CO a HC jsou u MEŘA výrazně nižší než u motorové nafty • emise NOx jsou vyšší • emise PM jsou zhruba stejné.

54


Podíváme-li se na srovnání emisí nafty a bionafty dle celého životního cyklu (LCA), vykazuje bionafta výrazně nižší množství emisí s výjimkou NOx. V následující tabulce jsou zachyceny výsledky studie, která byla provedena ve Velké Británii. Emise během životního cyklu Skleníkové plyny g/km CO2 g/km SOx Mg/km NOx Mg/km VOC Mg/km CO Mg/km

Nafta 278 211 287 1195 551 919

Bionafta 125 66 56 1586 283 1124

Tab. 5.19 - Srovnání emisí nafty a bionafty během LCA Zdroj: BABFO: Emissions from Liquid Biofuels, 2000

5.6.2 BIOPALIVA NA BÁZI ALKOHOLŮ Paliva na bázi alkoholu jsou v současnosti na světě z biopaliv nejvyužívanější, největší podíl těchto paliv mají v Brazílii a USA. V Brazílii využívají především bioetanol z cukrové řepy, v USA z kukuřice. V Evropě (Francie a Itálie) převažuje jeho výroba z pšenice a cukrové řepy. Nízká míra ředění etanolu (5 % a 10 %) je běžná v USA, Kanadě, Austrálii a některých evropských zemích. V Brazílii se od roku 1994 ředí až 20 – 25 %, zvláště upravená vozidla zde mohou jezdit na čistý etanol. Etanol a metanol se mohou využívat pro zážehové motory přímo, nebo po přepracování jako MTBE (metyl-terc-butyl-éter), příp. ETBE (etyl-terc-butyl-éter). MTBE a ETBE fungují jako antidetonační činidlo (zvyšují oktanové číslo benzinu) a oxidační činidlo (obsahují kyslík). Obecně je však etanol horší než ETBE díky jeho těkavosti a rozpustnosti ve vodě. Potenciál výroby ETBE je v evropských zemích (situace k červnu 2004): Francie – 3 jednotky (210 tis. t/rok) Španělsko – 2 jednotky (100 tis. t/rok) Velká Británie – potenciálně (110 tis. t/rok) Belgie – potenciálně (230 tis. t/rok). ČR - výroba ověřena v rafinérii v Kralupech nad Vltavou. Výhody alkoholů jako motorového paliva: Přídavek 10-15 % alkoholů k autobenzínu sníží emise: (dle http://stary.biom.cz/clen/jk/a_etanol.html): • oxidů uhlíku o 20-25%, • uhlovodíků o 10-15%, • benzenu o 20-30%, • oxidů dusíku o 5%. Při vyšších podílech etanolu roste účinnost katalyzátoru až k 99 % (NREL, 2002). Tentýž zdroj dále uvádí nejednoznačné výsledky testů emisí formaldehydu – u čtyř testovaných vozidel pozitivní vztah, u dvou negativní vztah, obecně pak u E85 platí, že emise aldehydů jsou vyšší, zatímco emise 1,3-butadienu a benzenu jsou nižší než u reformulovaného benzínu. 55


Výhody a nevýhody bioetanolu ředěného do automobilového benzínu shrnuje následující tabulka. Výhody Vysoký obsah kyslíku (v reformulovaném automobilové benzínu požadováno 2% kyslíku) Vysoké výparné teplo (lepší plnění motoru)

Nevýhody Nízká výhřevnost

Vysoké výparné teplo (horší startovatelnost v zimě) Nízká oxidační stabilita, je nutné přidávat antioxydant Zvyšuje tlak par automobilového benzínu. Afinita k vodě. Vyžaduje kosolventy, suché prostředí. Vysoká korozívnost, interakce s běžnými plastickými hmotami. Vyžaduje vybalancování i-oktany Snižuje emise NOx (některé studie). Nižší celková Zvyšuje emise NOx (některé studie), těkavých tvorba skleníkových plynů uhlovodíků, aldehydů a tvorbu ozónu Negativní vliv na motorový olej Vyžaduje úpravy v konstrukci vozidel Směsi nelze dlouhodobě skladovat Nižší emise a spotřeba energií v rafinériích Nebezpečí náhlého vyplavení nečistot z motoru a jeho poškození při prvním použití. Dobře biologicky rozložitelný Pohybuje se v podzemí rychleji než MTBE a je hůře identifikovatelný Umožňuje použít produkty horší kvality, nevhodné pro Dodatečné emise a spotřeba energií v lihovarech. potravinářské účely Většina těchto závodů v USA nesplňuje emisní limity. Efektivní využití odpadní celulózy Geneticky modifikované bakterie pro přeměnu celulózy mohou být nebezpečné pro životní prostředí Tab. 5.20: Vlastnosti bioetanolu jako komponenty automobilového benzínu Zdroj: ČAPPO, 2004

Nutnost úpravy vozidel spočívá ve faktu, že alkohol poškozuje některé typy plastů, gumy a urychluje korozi takových materiálů jako hliník, zinek a olovo. Výsledkem může být poškození komponent jako vstřikovač paliva a regulátorů tlaku paliva (IEA 2004). Korozivní efekt se zvyšuje s rostoucí koncentrací alkoholu. Tyto problémy mohou být řešeny použitím kompatibilních materiálů jako je teflon nebo některé elastomery. Korozi materiálů lze předejít použitím nerezavějící oceli. Nicméně v literatuře panuje široký konsenzus (viz. např. IEA 2004, str. 102), že prakticky všechny současné modely benzínových vozidel jsou plně kompatibilní k ředění etanolem do 10 % (E10) a nevyžadují žádné další úpravy. Nad 10 % jsou však nutné úpravy. Dopady alkoholů jako paliv na životní prostředí Dle IEA (2004) nízká míra ředění etanolem vede ke změně emisí NOx mezi poklesem o 10 % až nárůstem o 5 % oproti čistému benzínu. Pokud však vezmeme v úvahu celý životní cyklus, je podíl NOx výrazně vyšší díky umělým hnojivům používaným při produkci zdroje bioenergie. Emise nejtoxičtějších vzdušných polutantů díky přimíchání etanolu poklesne, především emise benzenu, 1,3-butadienu, toluene a xylenu. Naopak emise acetaldehydu, formaldehydu a poroxyacetyl nitrátu (PAN) se zvýší. Formaldehyd a acetaldehyd nejsou přítomny v palivu, vznikají až v sekundárním procesu díky chemickým reakcím v atmosféře. PAN, který dráždí oči a je nebezpečný rostlinám, také vzniká díky atmosférické transformaci, a tak jeho množství, které vznikne, závisí na počasí. 56


Celkově jsou však emisní dopady ředěného benzínu alkoholem nižší než u neředěného. Srovnání dopadů různé míry koncentrace etanolu ukazuje následující tabulka.

Polutant

E10

E95

E10

E95

CO2 CO VOCs Částice NOx SOx

289368 2311 419 0 440 45

16672 1867 176 0 220 4

-6 % -5 % 0%

-95 % -23 % -58 %

0% -18 %

-50 % -93 %

Tab. 5.21 - Emise z ředění benzínu etanolem na mld. vozomílí Zdroj: BABFO, 2000

Dle výsledků výzkumu, který provedl Ústav pro výzkum motorových vozidel, s.r.o. v roce 2003 na motoru osobního vozidla Škoda Fabia 1,4 l s výkonem 50 kW zůstaly výkonové parametry motoru i při 30% koncentraci bioetanolu v automobilovém benzínu prakticky nezměněny, složky emisí vykazují v průměru mírné snížení, pouze spotřeba paliva doznala mírného zvýšení, v průměru max. do 5 %. Dle zkušeností z Brazílie také s přibývající koncentrací etanolu v palivu klesají emise CO a HC, u emisí NOx tato závislost neexistuje, stejně jako u aldehydů (viz. následující tabulka).

emise benzín 100 % = 100 E100 hydratovaný E95 E22 E12 E60M33G7

CO 29 36 50 81 28

HC 71 79 87 96 64

NOx 86 86 120 92 97

Aldehydy 1000 360 540

Tab. 5.22 - Relativní emise z Brazilského programu zavádění etanolu jako paliva Pozn.: E=etanol, M=metanol, G=benzín Zdroj: NREL (2002)

57


5.6.3 SROVNÁNÍ PALIV NA BÁZI METYLESTERŮ A ALKOHOLŮ Technické vlastnosti Výhřevnost: Benzin má výhřevnost 43 GJ na tunu, nafta 42,5, MEŘO 37,1 a bioetanol 27,8 GJ/t. 1 tuna MEŘO tedy nahradí 0,873 tuny motorové nafty, 1 tuna bioetanolu nahradí 0,647 tuny motorového benzinu.

Kyslík váh. % Hustota kg.l-1 výhřevnost MJ.kg-1 výhřevnost MJ.l-1 okt.č.MON1) okt.č.RON2) cetan.č.CN OBSAH BIOETANOLU (%)

Řepkový olej

MEŘO

EEŘO3)

Moto -rová nafta

15,7 0,74 36,0

Autobenzin olovnatý 0,76 42,7

11,4 0,91 37,6

11,4 0,88 37,2

10,9 0,88 37,4

0,82 42,5

24,1

26,6

32,5

34,2

32,7

32,9

34,9

<10

101 115 -

102 118 -

85 95 -

42

54

58

52

0

0

45

-

0

0

15,8

0

Etanol

Metanol

MTBE

ETBE

34,7 0,79 29,4

49,9 0,79 21,3

18,2 0,74 32,5

23,2

16,8

97 117

99 115

<10 100

Tab. 5.23 - Parametry etanolu a jiných látek v oboru tekutých paliv Poznámka: Zdroj: VUZT, 2000 1) MON - Motor Octane Numer, 2) RON - Research Octane Number, 3) EEŘO - etylester řepkového oleje, obdoba známějšího MEŘO - metylesteru řepkového eleje

Emise Přehled emisí jednotlivých substitutů benzínu ve srovnání s benzínem udává následující tabulka. Emise Skleníkové plyny4

Z benzínu MTBE

Ano Vodní páry Ano CO2 5 Ano CO Ano NOx Ano N2O 6 Těkavé organ. slouč.8 Ano Metan Ano Etan Nekovové organické sloučeniny Ne Metanol Ne Etanol Ano Formaldehyd Ano Acetaldehyd Ano Oxidy síry 9

Více Méně Méně Stejně

Pevné částice 10

Ano

1

Z náhražek benzínu, v porovnání k benzínu Etanol 2 LPG CNG M-85 Elektrická energie3 Více Více Více Více Méně a Méně Méně Méně Méně Stejně/méně Méně Méně Stejně Méně 7 a Více/stejně Stejně Stejně Stejně

a

a

a

a

a

a

Stejně Stejně

Stejně Stejně

Více Stejně

Více Stejně

Stejně Stejně

Méně Méně

Více Ne Více Méně Méně

Ne Více Více Více Méně

Ne Ne Stejně Méně Ne

Ne Ne Stejně Stejně Ne

Více Ne Více Stejně Méně

Ne Ne Méně Méně Více

Méně

Méně

Méně

Ne

Ne

Více

Tab.5.24 - Emise celkového palivového cyklu z benzínu a z jeho náhražek

Zdroj: EIA (1994)

58


Poznámky: a) Výsledky nejsou jisté, protože se emise velmi liší v závislosti na vztlaku motoru, teplotě a poměru palivo/kyslík. 1) Ředěný s benzínem. 2) Včetně etanolu ředěného benzínem (gasohol) a etanolem jako E-85. 3) Životní cyklus emisí z elektrických vozidel závisí na využití zdroje energie. Tyto projekce předpokládají, že zdroje energie je především uhlí, jak je tomu nyní ve více než polovině elektráren v USA: 4) Dopady skleníkových plynů vysoce závisí na zdroji energie využitého pro produkci paliva. 5) Emise CO2 se výrazně mění. V některých případech mohou být dokonce vyšší nebo nižší než benzín, závisí na zdroji energie a metodě produkce paliva. 6) N2O nejsou přímo skleníkovými plyny, ale přispívají k němu díky tvorbě troposférického ozonu. 7) Více je pro rozstříkávaný gasohol s vyšším Reidovým tlakem par; rovno pro gasohol s kontrolovaným Reidovým tlakem par (ne rozstříkávaný) a pro E-85/E-100. 8) Metan a etan jsou dvě z těkavých organických sloučenin. Jiné, jako uhlovodíky z neshořeného paliva a částečného hoření, zde nejsou uvedeny. 9) Tato kategorie obsahuje sulfony. 10) Většina emisí pevných částic v dopravě je emitována z naftových motorů.

Srovnání emisí z bionafty a bioetanolu ukazují výsledky studie pro Evropskou komisi. Ty dokumentují výrazně nižší emise bionafty.

Technologie Biodiesel z řepkového oleje

Bioetanol z pšenice

Parametr

Hodnota

Emise CO2 (kg/TJ)

32 084

Emise SO2 (kg/TJ)

140,4

Emise NOx (kg/TJ) Emise PM (kg/TJ) Emise VOC (kg / TJ)

150,3 21,2 159,6

Emise CO2 (kg/TJ)

49905

Emise SO2 (kg/TJ)

148

Emise NOx (kg/TJ) 170,4 Emise PM (kg/TJ) 16,1 Emise VOCs (kg / TJ) 279,2 Tab. 5.25 - Srovnání emisí bionafty z řepky a bioetanolu z pšenice Zdroj: NTB-Nett Phase I Interim and Final Reports, 1995, web: http://europa.eu.int/comm/energy_transport/atlas/htmlu/lbtech2.html

59


IFEU (2004) pak udává následující emise u různých typů paliv (viz. tab. 5.26). Ve srovnání emisí etanol a bionafta vychází lépe (s výjimkou CH4) bionafta. Vlastnosti paliv

Spotřeba paliv

Emise skleníkových plynů CO2*

LHV

Hustota

N2O

CH4

Celkem

MJ/k

Kg/litr

MJ/100

Benzín

43,2

0,745

188,95

5,87

138,6

0,4

0,5

139,55

CNG

45,1

192,85

5,99

108,4

1,7

0,5

110,65

Bioplyn

47,0

195,85

5,99

108,4

1,7

0,5

110,65

Vodík

120,1

167,50

5,20

0,00

0,0

0,5

0,50

litrů/100 km ekviv. g CO2 ekvivalent / km benzinu Vozidla se spalovacím motorem, palivo neředěné

Vozidla se spalovacím motorem, ředěný benzín Ethanol

26,8

0,794

190,0

5,90

139,3

0,4

0,5

140,2

Methanol

19,9

0,793

190,0

5,90

139,3

0,4

0,5

140,2

ETBE 5

36,05

0,742

190,0

5,90

139,3

0,4

0,5

140,2

MTBE5

35,19

0,740

190,0

5,90

139,3

0,4

0,5

140,2

Vozidla s naftovým motorem a filtry na částice z nafty Nafta

43,1

0,832

179,5

5,58

131,4

0,2

1,6

133,2

Bionafta

36,8

0,890

179,7

5,58

137,0

0,2

1,6

138,8

137,0

0,2

1,6

138,8

36,0 0,922 79,7 5,58 Rostlinný * biologické emise CO2 byly ohodnoceny jako 0 v bilanci Tab. 5.26 - Srovnání dopadů skleníkových plynů

Zdroj: IFEU 2004

Ostatní dopady na životní prostředí Ostatní dopady na životní prostředí závisí na tom, jak jsou bio-zdroje pro biopaliva produkovány, a na jejich užití. Čistý zisk pro životní prostředí je, pokud jsou biopaliva vyráběna z odpadních produktů (jak bionafta, tak bioetanol mohou být z odpadů vyprodukovány, především ze zbytků úrody, oleje na smažení a komunálního odpadu). Další dopady závisí na alternativním využití půdy, např. zda jsou pěstovány takové plodiny, které nevyžadují dodatečná hnojiva a pesticidy oproti původním plodinám. ETBE jako aditivum má patrně méně nepříznivých dopadů na zdraví a životní prostředí než např. olovo nebo MTBE. Proto např. 19 států USA již schválilo zákaz používání MTBE, z toho ve 13 zemích je již tento zákaz účinný (EPA 2004).

60


5.7 PŘÍPADOVÁ STUDIE - VYUŽITÍ BIOPALIV VE FRANCII Využití zemědělských výrobků jako paliv je známo již z minulosti, neboť Francie používala bioetanol v meziválečném období. Francie začala více podporovat rozvoj biopaliv od začátku devadesátých let minulého století. Získané poznatky jsou zatím nedostatečné pro posouzení vlivu na skleníkový efekt. V současné době existují dva směry produkce biopaliv: • odvětví etanolu • odvětví esteru. Bioetanol přimíchaný do paliva je extrahován z řepy, obilovin, brambor nebo biomasy (zde tento výraz označuje souhrnné rostlinné odpady, tj. sláma, zůstatky dřeva apod.). Cukry obsažené v těchto surovinách přecházejí na alkohol prostřednictvím fermentačního procesu, který produkuje CO2. Tento alkohol může být používán přímo nebo po transformaci v podobě etylu- tercio- butyl- éteru (ETBE). Metylické estery z olejové rostliny (Esters Methyliques d'Huile Vegetace - EMHV) jsou přimíchány do motorové nafty a získány při reakci mezi rostlinným olejem (zejména řepka olejka nebo sójový olej) a metanolem, přičemž vytvoří glycerin. Spojíme-li 90 olejových jednotek s 10 jednotkami metanolu, obdržíme 90 esterových jednotek metylu a 10 glycerinových jednotek. V Evropě se tento produkt nazývá biodiesel. Produktivita: Rozloha zemědělských ploch nezbytných k produkci stejného množství biopaliv značně kolísá podle druhu používané suroviny. Rozloha plochy, z níž získáme 1 litr etanolu je jednoznačně menší, než rozloha plochy pro získání 1 litru EMHV.

Graf č. 5.4 - Zemědělská produktivita biopaliva (hl/ha) Zdroj: Francouzské ministerstvo zemědělství, potravinářství, rybolovu a záležitostí venkova

61


Energetický obsah EMHV je lehce nižší, než u motorové nafty (např. při produkci stejného množství energie je obsah diesteru 1,063krát větší než u motorové nafty), energetický obsah etanolu je jednoznačně nižší než u benzínu (poměr je 1,523).

Graf 5.5 - Energetický obsah různých pohonných hmot (mJ/kg) Zdroj :Francouzské ministerstvo zemědělství

Hlavní překážka rozvoje používání biopaliv spočívá v jejich výrobní ceně. Výrobní cena je jednoznačně vyšší než u fosilních paliv, ke kterým mohou být biopaliva přidána. Francouzský ropný institut (IFP) uvádí tyto náklady: PŘÍKLAD CENY PRODUKCE BIOPALIV VE FRANCII Etanol EMHV ropné pohonné hmoty (v eurech za litr) 0,38 0,35 0,21 (v eurech za gigajoule) 18 10,5 6 Tab. 5.27 – Ceny produkce biopaliv ve Francii Zdroj : Ifp, Panorama 2004. Poznámka : Údaje uvažují cenu 25 dolarů/barel brutto, ale je nutné poukázat na to, že v prosinci 2004 se cena pohybovala 50 dolarů/barel.

Vyšší vlastní náklady biopaliva v poměru ke klasickým pohonným hmotám se částečně vysvětlují charakterem výrobních odvětví: produkce výroby biopaliv je poměrně omezená a jejich nároky na pracovní sílu jsou mnohem vyšší než u paliv fosilních. V budoucnu je však očekávána vetší výnosnost a produktivita, zvláště u odvětví etanolu. V rámci Kjótského protokolu, se Francie zavázala snížit emise skleníkových plynů o 8 % a to v období let 2008 až 2012 oproti úrovni v roce 1990. Následující graf ukazuje, že dopad odvětví benzínu na skleníkový efekt je 2,5 krát vyšší než odvětví etanolu, při uvažované hypotéze úplného spalovaní pohonné hmoty. Nahradíme-li tedy jeden benzínový litr prostřednictvím jednoho litru bioetanolu, zabráníme 75 % emisí plynu skleníkového efektu, které by vyprodukoval benzínový litr vyjádřený v ekvivalentu 62


uhlíku. Přeměna hektaru řepy v etanol umožní menší zatížení prostředí o 4 tuny fosilního karbonu za rok. Jednoznačně vyplývá, že využití ETBE dává pozitivní výsledek, ale jednoznačně nižší než u benzínu a MTBE. Účinek ETBE na skleníkový efekt v porovnání s benzínem je o 31 % nižší. Nová francouzská vozidla v roce 2002 emitovala 155 gramů uhličitého plynu na kilometr. Přidání 5 % výtažku etanolu zabrání vzniku 10 gramům plynu uhličitého na 1 kilometr.

Graf č. 5.6 – Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví bioetanolu (g CO2/ kilogram) Zdroj : PricewaterhouseCoopers / IFP záři 2002

Zlepšení technologie zejména během fermentace a destilace, by mělo umožnit zvýhodnění bilance odvětví etanolu. Emise skleníkového efektu ETBE dosáhne maximálně úrovně 86 % v porovnání se skleníkovým efektem benzínu. Výsledky jsou ještě více příznivé pro odvětví transformace slunečnice a řepky olejné v olejích a v EMHV. V bilanci skleníkového efektu je hodnota pro odvětví motorové nafty přibližně 5 krát vyšší než v odvětví oleje a 3,5 krát vyšší než v odvětví EMHV. Zlepšování a inovace technologií bude mít na vývoj pozitivní dopad, avšak nižší než u odvětví etanolu.

63


Graf č. 5.7 - Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví oleje a EMHV (v gramech ekvivalentního CO2 na kilogram) Zdroj : PricewaterhouseCoopers / IFP

Pozitivní vliv biopaliv na skleníkový efekt při obměně fosilních pohonných hmot je prokázán, nicméně má nezanedbatelné náklady, neboť v současné době je začlenění biopaliv realizováno jen díky daňovému osvobozování. Úspora 2,8 tun ekvivalentního uhlíku za tunu bionafty vzhledem k jedné tuně dieselu vyplývá na základě osvobození od daně 33 euro za hektolitr, snížením uhlíku o jednu tunu vzniknou náklady 133 euro. Úsporou 2,7 tun ekvivalentního uhlíku za benzínovou tunu vlivem začlenění etanolu vzniknou náklady ve výši 177 eura za karbonovou tunu, na základ osvobození od daně ve výši 38 euro za hektolitr. Na začátku devadesátých let minulého století byla biopaliva zvlášť uznávána pro svoji schopnost omezení emisí znečišťujících látek při výfuku vozidla. Dnes je tato vlastnost méně podstatná, neboť nové spalovací technologie motorů značně omezily znečištění (katalyzátory, čističové filtry apod.). Výfukové plyny vozidel přesto ještě obsahují znečišťující látky např. nespálené uhlovodíky a oxid uhelnatý. Tyto látky vznikají z důvodu částečného spalování paliva a jsou původcem tvorby ozónu, který má neblahé důsledky na lidské zdraví. Vmíchávání biopaliva do benzínu a motorové nafty obohatí palivo o kyslík, což umožní zlepšení efektivnosti spalování v motorech a tedy omezí znečišťující emise. Nesmíme však zapomenout na to, že benzín s obsahem etanolu má mnohem větší těkavost. Z hlediska menších dopadů na životní prostředí, zejména snížení skleníkového efektu, jsou výhody využití biopaliv již známé. Hlavní výhrady vzhledem k jejich uvedení do provozu jsou obavy v oblasti zemědělství. Jedná se především o nejasné původy znečištění vody a půdy, při průmyslové produkci biopaliv.

64


Vzhledem k větším znalostem o životních potřebách rostlin, jsou zemědělské praktiky mnohem šetrnější k životnímu prostředí. Tento vývoj je buď výsledkem reformy společné zemědělské politiky nebo komunitárních norem. Například při pěstování řepky olejné byl již v roce 1978 snížen obsah dusíku o 30%, přesto výnosy dosáhly zlepšení. Pro řepku olejnou byla aplikována charta životního a bylo dosaženo snížení chemických zásahů do pěstování o 20 %, a to v letech 1992 až 1997.

SNÍŽENÍ ENERGETICKÉ ZÁVISLOSTI NA OBCHODNÍ ROVNOVÁHU

A

POZITIVNÍHO

EFEKTU

Velkou výhodu pro vytváření biopaliv představuje schopnost pěstovat potřebné zemědělské plodiny v Evropě.

Graf č.5.8 - Energie vrácená/energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví bioetanolu

Využitím benzínové formy získáme z jedné jednotky fosilní energie pouze 0,87 energie, formou etanolu je to 2,05 jednotek energie. Vývojem techniky by se mělo dosáhnout získání až 3,5 energetických jednotek. Pro energetickou bilanci je zřejmé lepší využívání etanolu vzhledem k ETBE. Ze stejného množství nafty vyrobíme 2-krát více etanolu než ETBE.

65


Graf č. 5.9 - Energie vrácená / energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví oleji a EMHV

Poměr mezi restituovanou a neobnovitelnou energií je více než 5-násobný ve prospěch rostlinného oleje oproti motorové naftě, a řádově 3-násobný ve prospěch EMHV, kde existuje určitý potenciál možnosti růstu. Ministerstvo hospodářství si je vědomo pozitivního využívání biopaliv pro energetickou nezávislost. Na druhé straně si je ale také vědomo přílišných nákladů na produkci vzhledem k cenám dovážené nafty. Ministerstvo hospodářství považuje substituční míru využití bioplynu příliš limitovanou na to, aby se stát zbavil energetické závislosti. Již několik let klesá národní produkce paliv, ale přesto je produkce stále větší než spotřeba, což vede k exportům. Oproti tomu produkce motorové nafty stagnuje, zatímco je její spotřeba dynamická. Z tohoto důvodu je Francie nucena dovážet značně velké množství motorové nafty, což narušuje její obchodní rovnováhu.

TRŽNÍ SITUACE POHONNÝCH HMOT VE FRANCII V ROCE 2002 (v tis. tun) Produkce Spotřeba zůstatek 15.620 13.100 + 2.520 benzín automobilový 20.910 29.670 - 8.760 motorová nafta Tab. 5.28 – Tržní situace pohonných hmot ve francii v roce 2002 (tis.tunách) Zdroj : ministerstvo hospodářství

Z tohoto důvodu preferovala francouzská vláda produkci EMHV, který je substituentem k motorové naftě, a tedy přispívá k redukci dovozu.

66


Objemy paliv exportovaných a importovaných jsou jednoznačně vyšší než kolik je možno vyprodukovat prostřednictvím etanolu. Aktuální nevyváženost je nezávislá na upotřebení biopaliv, neboť tato produkce může mít pouze limitovaný dopad. Ministerstvo financí nepovažuje za správné dotovat spotřebu etanolu nebo ETBE, neboť by ve své podstatě dotovala benzínové exporty.

Zůstatek exportovaného benzínu Dopad etanolu na benzinové exporty Dopad benzínových importů v hypotéze o udržování aktuální úrovně francouzské benzinové exporty

Graf č.5.10 - Etanol a francouzské benzínové exporty (v milionech hektolitrů)

Pozitivní účinky na obchodní bilanci Odvětví výroby bionafty (francouzské obchodní označení je Diester) má pozitivní dopad na obchodní rovnováhu díky tomu, že částečně nahrazuje dovozy některých výrobků: především motorovou naftu (v množství 320 000 tun v současné době), ale i sójové pokrutiny (ve výši 492 000 tun) a glycerinu (36 000 tun). Vedlejší produkty vznikající při výrobě bionafty jsou teda valorizované? na národní trh a snižují import. Úroveň jejich valorizace má významný dopad na cenu diester. V současné době také množství glycerinu produkovaného ve Francii, ale i v Německu, které je velkým producentem bionafty je takové, že jeho cena klesá, což ovlivňuje cenu bionafty. PriceWaterhouseCoopers odhaduje pozitivní dopad odvětví výroby bionafty na francouzskou obchodní bilanci na více než 151 milionů eur ročně. Saldo obchodní bilance odvětví je pozitivní ve výši 63 milionů eur. Odvětví výroby etanolu produkuje také vedlejší produkty, které mohou být dále využívány.

67


Vliv na příjmy a pracovní místa I když produkce biopaliva je dražší než u klasických pohonných hmot, její pozitivní externality jsou jednoznačně větší. Kromě již uvedené výhody v podobě dopadu na životní prostředí a energetickou nezávislost, nabízí produkce biopaliva nové odbytiště pro zemědělství, které má pozitivní efekt na krajinu, ale i na pracovní místa v tomto sektoru. Má také příznivý vliv na zaměstnanost v průmyslu a na fiskální příjmy. 1. Nové odbytiště pro zemědělství díky využití půdy ležící ladem Už od reformy společné zemědělské politiky v roce 1992, významné plodiny sektoru (obiloviny a zejména olejniny) využívají přímé pomoci při náhradě za půdu povinně ležící ladem, zatímco odvětví výroby řepného etanolu dále využívá systému zaručených cen (kolem 42 eur za tunu) a produkčních kvót. Zavedení pojmu "průmyslového úhoru"? vytvořilo možnost přímé pomoci i v případě obdělávání této půdy pro nepotravinářské účely. Ve Francii kde povinně leží ladem celkem 1,5 milión hektarů, by jinak bylo nevyužito 420 000 hektarů, což je celková rozloha půdy využívané v současné době k produkci biopaliv. 2. Udržení a tvorba pracovních míst V případě Francie dvě studie PriceWaterhouseCoopers publikované v roce 2003 hodnotí pracovní místa vytvořená nebo zachovaná díky odvětví výroby bionafty a etanolu z červené řepy. Je odhadováno, že ekvivalent 6,3 pracovních míst je vytvořeno nebo zachováno na každých 1 000 tun etanolu vyrobeného z červené řepy (zahrnuty jsou fáze výroby z osiva po finální výrobek). Tento poměr je 3,2 pracovní místa (z toho 0,92 v zemědělství) u produkce 1.000 tun ETBE. Tyto údaje byly získány hodnocením, které odhadovalo 418 pracovních míst ve výrobě etanol-ETBE v roce 2000. Asi 15 % míst je spojeno přímo provozem výrobní jednotky ; 30 % jsou místa související nepřímo (doprava, údržba, vedlejší produkty). Zbytek (55 %) připadá na místa vytvořená nebo zachovaná v zemědělství. Pro hodnocení pracovních míst v zemědělství vytvořených výrobou bionafty ve Francii se používal poměr 114 hektarů plochy věnované výrobě bionafty na jednoho zaměstnance v zemědělství, který vede k celkové hodnotě 2.387 pracovních míst. Celkově výroba jednoho miliónu hektolitrů bionafty vytváří dohromady 900 míst, zatímco produkce jednoho miliónu hektolitrů etanolu jich generuje 500. Na místa v zemědělství připadá asi 30 % při výrobě ETBE a kolem 40 % u bionafty; poměr míst na venkově je asi dvoutřetinový u výroby etanolu a více než polovina u výroby bionafty. V porovnání tím 1 000 tun benzínu lze vyrobit s pomocí 0,08 zaměstnance: biopaliva jsou nepopíratelně více náročná na pracovních síly než pohonné hmoty pocházející z ropy, jejich produkce vyžaduje až šedesátkrát více pracovních.

68


3. Zdroj příjmů Studie PricewaterhouseCoopers odhaduje celkovou přidanou hodnotu výroby bionafty na 207 milionů eur, v srovnání s celkovým obratem asi 300 milionů eur (z toho 64 milionů eur pochází z prodeje pokrutin a 15 milionů eur z prodeje glycerinu). Část připadající na mzdy a sociální zabezpečení je 111 milionů eur. Následující graf představuje rozdělení této přidané hodnoty mezi šest fází produkce. Pěstitelská etapa je zdrojem zhruba jedné třetiny přidané hodnoty a průmyslové etapy produkce tvoří více než polovinu přidané hodnoty. Zemědělské subdodávky tvoří cca 10 %, což není zanedbatelné. Z ekonomických údajů byly určeny fiskální příjmy, které výroba vytváří. Byly to řádově 42,7 milionů eur v roce 2003 (tj. 10,35 eur na hektolitr), z nichž asi 32 milionů eur připadá na daň z příjmu právnických osob, 3,3 milionu eur na sociální pojištění a 5,3 milionu na daň z příjmu fyzických osob. Bionafta však snižuje výnos spotřební daně z ropných produktů (francouzská zkratka TIPP) o 17 milionů eur: oproti 141 milionům za stejný objem klasické nafty je daňový výnos pouze 124 milionů, tento fiskální "náklad" tedy sníží dodatečný výnos cca 43 milionů eur o cca 35 %. Mimo spotřební daně produkce hektolitru ETBE z řepy by tvořila 4,8 eur fiskálních výnosů a hektolitru etanolu 5,5 eura, ve srovnání s 0,9 eura za hektolitr benzínu. Podle daňové legislativy v roce 2004, spotřeba jednoho hektolitru ETBE přináší 40,5 eur podobě spotřební daně, hektolitr etanolu 21,92 eur a hektolitru benzínu 58,92 eur. Celkově z fiskálního hlediska použití hektolitru ETBE "stojí" 13,62 eur a etanolu 31,5 eur, zatímco u benzínu to je 59,82 eur.

Graf č.5.11 – Rozdělení přidané hodnoty podle etap výroby bionafty

69


6. VLASTNOSTI ALTERNATIVNÍCH PALIV A SPALOVACÍ MOTORY 6.1 ZÁKLADNÍ TECHNOLOGICKÉ POŽADAVKY PŘI POUŽÍVÁNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV Vliv změny paliva může ovlivnit konstrukci a funkci spalovacího motoru a jeho příslušenství. Tyto vlivy se mohou projevit v následujících skupinách, kde jsou rovněž uvedena jednotlivá místa, kde mohou změny působit. 1) Nádrže: - těsnost - bezpečnost - korozní odolnost - odolnost klimatotechnologická - pevnost - změna těžiště - hmotnost - rozměry 2) Doprava paliva: - potrubí - čerpadlo - filtrace 3) Příprava paliva: - karburátor (osazení, registr, . . . .) - vstřikovací čerpadlo 4) Sání: - agresivita paliva - těsnost - předehřívání ad. 5) Spalovací prostor: - ventily: časování, chlazení, materiál sedel, tvary . . . - tvary spalovacího prostoru (průběh hoření, antidetonační štěrbina, komůrky) - kompresní poměr - chlazení 6) Výfuk: - termický reaktor - katalytický reaktor - tlumič hluku 7) Parametr výkonu: - výkon, Mt, φm, φn 8) Parametry emisí: - CO2, CO, CmHn, NO2, NO, S, Pb (jiné) - tepelné emise

70


9) Životnost v důsledku vlivu na: - chlazení (alkoholy jsou podchlazené) - mazání (může být agresivní, resp. měnit vlastnosti maziv) - změn komprese - znečištění spalovacího prostoru (karburátor . . . ) - hygroskopičnosti - agresivity 10) Spolehlivost: - startovatelnost (destilační křivka . . .) 11) Ekonomika - spotřeba paliva - účinnost motoru (tepelná)

6.2 ALTERNATIVNÍ PALIVA PRO SPALOVACÍ MOTORY Změna paliva může vyvolat následující tři možnosti v oblasti provozu motorových vozidel: • • •

motor a příslušenství nevyžaduje žádné úpravy stávající zařízení vyžaduje technické úpravy jsou potřebné konstrukční a technologické změny

Při hledání náhrady za „klasická (fosilní)“, dosud běžně používaná paliva, jakými jsou produkty ropy – motorová nafta a motorový benzín, je třeba zvažovat více faktorů. 1) Základní úvahy a odpovědi na následující otázky: a) Předpokládá se alternativní palivo pro standardní čtyřdobý zážehový pístový spalovací motor? b) Předpokládá se alternativní palivo pro standardní dvoudobý zážehový spalovací motor? c) Předpokládá se alternativní palivo pro standardní čtyřdobý vznětový motor? d) Předpokládá se, že motor nebude rekonstruován, resp. do jaké míry může být rekonstruován? Poznámka: Změna paliva přinese vždy nutnost rekonstrukce, přinejmenším v osazení karburátoru, ve složitějších případech až k zásadní změně celé konstrukce. Kterých částí se může rekonstrukce dotknout je uvedeno v odstavci „Vliv změny paliva na konstrukci a funkci spalovacího motoru a jeho příslušenství“.

e) Předpokládá se alternativní palivo ve skupenství:

- tuhém? - kapalném? - plynném?

f) Předpokládá se alternativní palivo na bázi prvků:

- vodík H2 - uhlík C - jiných?

71


g) Jaké jsou další limity (podmínky) pro náhradu: - ekonomické - ekologické - technologické - strategické - morální - politické - jiné 2) Předpoklad pro další postup při stanovení alternativního paliva Základní údaje:

a) čtyřdobý zážehový pístový spalovací motor b) systém přípravy směsi karburátorem c) palivo ve skupenství kapalném (plynném) d) palivo – uhlovodík (CmHn) e) chlazení motoru vodou

3) Druhy paliv na bázi uhlovodíku a) Řetězové uhlovodíky • alkány (parafíny, nasycené uhlovodíky) (Cn H2n + 2) • metan CH4 • etan C2H6 • propan C3H8 - sloučeniny alkánů (izoméry) • n – oktan C8H18 • pentan (trimetylpentan) C5H12 - nenasycené uhlovodíky (alkény) • butén C4H8 • butadien C4H6 b) Cyklické uhlovodíky • cykloalkány (nafteny) C2H2n • (n – hexan, cyklohexan, . . . ) - aromatické uhlovodíky • benzen C6H6 • toluen C6H5CH3 (metylbenzen) • m – xylen C6H4 (1, 3 – dimetylbenzen) c) Alkoholy • metanol CH3OH (metylalkohol) • etanol C2H5OH (etylalkohol) • propanol C3H7OH (propylalkohol) • propanol II. C3H7OH (izopropylalkohol)

72


d) Étery (éterické složky) Poznámka: Ne jako palivo, ale přísada k usnadnění startu. Mají nízkou teplotu varu a vysoké oktanové číslo. - dietyléter - MTBE (metyl – terciální butyléter) - TAME (terciální amylmetyléter)

4) Vlastnosti paliv (výběr) a) Destilační vlastnosti (bod varu): - ovlivňují startovatelnost spalovacího motoru, přechody, mazání, vytváření námrazy, tvorbu bublin, rovnoměrnost rozdělení směsy, . . . - určují se dle ČSN 656124 b) Startovatelnost: Paliva musí obsahovat určitý podíl lehce odpařitelných složek (étery), jinak je obtížný start spalovacího motoru v nízkých teplotách. Souvisí s destilačními vlastnostmi. c) Vznik bublin (páry, pěna, . . . ): Nízký bod varu způsobuje při teplém motoru tvorbu parních bublin (pěnu), což se projeví na chodu motoru. d) Vytváření námrazy: Vlivem rozdílu tlaků v sacím traktu (viz. škrcení plynů) a vlivem vlhkosti vzduchu může vznikat na kondenzátoru i v něm námraza. Paliva mohou obsahovat příměsi, tomuto jevu zamezující. e) Agresivita: Paliva, která obsahují určité prvky (např. síra S) mohou působit agresivně na celý systém zásoby, dopravy, filtrace i tvorby směsi. f) Hygroskopičnost: Snadná absorpce vody do paliva může způsobit koroze. g) Stálost vlastností (časová spolehlivost): Některá paliva mění snadno vlastnosti v čase (stárnou) v důsledku jejich nehomogenity, absorpčních nebo odpařovacích vlastností. h) Výhřevnost (spalné teplo): Výhřevnost Hu je množství tepla, které se uvolní dokonalým spálením určitého množství paliva. Jde o přeměnu energií. Spalné teplo je výhřevnost zvětšená o hodnotu uvolněného tepla při kondenzování vodních par, vznikajících v procesu hoření. Výhřevnost se udává v MJ/kg paliva a je nezbytné jí znát pro další výpočty optimálního směšovacího poměru palivo – vzduch. Při hledání náhrady klasických paliv alternativními je třeba brát tyto hodnoty v úvahu, protože pokud nemá náhradou dojít ke změně parametrů motoru, musí mu být dodávána směs stejných nebo podobných vlastností.

73


5) Výhřevnost směsi Ke spalování v motoru je jako oxydant téměř vždy používán vzduch. Do motoru se nasává směs paliva se vzduchem (čistý kyslík není k dispozici). Důležitá je tedy výhřevnost směsi. Platí tedy: Výhřevnost směsi HS = množství tepla uvolněného ve válci : objem náplně válce Dále platí: HS =

H U ⋅η ch ⋅ ρ v λ ⋅ Lt

HS . . . výhřevnost směsi [MJ/m3] HU . . . výhřevnost paliva [MJ/kg] ηch . . .chemická účinnost (míra dokonalosti spalování) [-] ρv . . . .hustota vzduchu [kg/m3] λ . . . . součinitel přebytku vzduchu [-] Lt . . . .teoretická potřeba vzduchu [kg/kg] 6) Zápalná teplota Směsi palivo – vzduch jsou zápalné jen při určitém směšovacím poměru (koncentrace paliva ve vzduchu). Nejnižší koncentrace, při které se směs vznítí je dolní hranice zápalnosti. Nejvyšší, při které se směs ještě vznítí = horní hranice zápalnosti. Roli tom hraje i teplota směsi (zápalná teplota). Poznámka: Protože se při izotermické reakci uvolňuje teplo, stačí aby zápalná teplota byla splněna jen v jednom místě (zážeh). Hoření se pak rozšíří.

Při volbě alternativního paliva je nutné exaktně definovat zápalnou teplotu směsi. 7) Detonační spalování Pokud dochází k zapálení směsi ve válci jinak než elektrickou jiskrou na svíčce, jde o zapálení detonační. Tento jev je nežádoucí. Velký vliv na bezdetonační spalování má strukturální vazba molekul paliva. Palivo je tím odolnější proti detonaci (klepání motoru), čím kompaktnější je stavba jeho molekul. Příklad: - alkány s rostoucí délkou řetězců = malá odolnost proti detonacím - izomery s krátkým řetězcem (metylové skupiny) = vyšší odolnost proti detonacím Možno též ovlivnit antidetonačními přísadami (viz. ČSN 656161 a ČSN 656197 – stanovení oktanového čísla). Další možností je tvar spalovacího prostoru, vířením paliva a antidetonačními štěrbinami, komůrkami apod.

74


8) Fyzikální vlastnosti některých kapalných paliv na bázi uhlovodíku

palivo

hustota kg/m3

automobilový benzín motorová nafta etanol metanol

~750 ~840 790 800

teoretická hranice zápalnosti potřeba vzduchu % objem paliva ve kg/kg vzduchu 40-200 ~500 14,7 1,4 - 7,0 180-380 ~345 14,5 79 ~430 9,1 2,6 - 19,0 65 ~470 6,4 5,5 - 36,5 Tab. 6.1 - Fyzikální vlastnosti některých kapalných paliv na bázi uhlovodíku Zdroj: Müller, Müller,Automobilové karburátory (1982)

destilační rozmezí (°C)

zápalná teplota (°C)

9) Spaliny benzinového motoru Dokonalým spalováním by měly vznikat produkty obsahující jen 2 složky: CO2 a H2O

(oxid uhličitý a voda).

Spalování není nikdy dokonalé. Jako oxydant je použit vzduch, který obsahuje cca 21% kyslíku a 79% dusíku (objemově). Složení spalin uhlovodíku, který shoří pomocí vzduchu můžeme určit pomocí vztahu: CmHn + (m + n/4) O2 + 79/21 (m + n/4) N2 → m CO2 + n/2 H2O + 79/21 (m + n/4) N2 Pro výpočet nutno použít molových hmotností prvků (MC = 12kg, MH = 1kg, MN = 14kg a Mo = 16kg). Takto lze vypočítat složení a množství spalin alternativních paliv za předpokladu dokonalého hoření. Posouzením (porovnáním) skutečných hodnot (při zkoušce) lze určit vhodnost alternativního paliva, resp. nutnost proces spalování zdokonalit.

75


7. PRÁVNÍ RÁMEC PODPORY ALTERNATIVNÍCH PALIV V EU V roce 1997 publikovala Evropská komise sdělení (tzv. bílou knihu) Energy for the future: Renewable sources of Energy2, ve kterém zdůrazňuje význam obnovitelných zdrojů pro zajištění diverzifikace a bezpečnosti dodávek energie, včetně snížení zátěže životního prostředí. Komise v návaznosti nato stanovila strategii, jejímž cílem je dosáhnout dvojnásobného podílu obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě z 6 % v roce 1997 na 12 % v roce 2010. Současně s tím jak členské státy, tak i samotná Unie ratifikovaly Kjótský protokol, v rámci kterého se zavázaly ke snížení celkového objemu emisí skleníkových plynů o 8 %. Komise následně v roce 2000 navrhla v tzv. zelené knize Green Paper towards a European strategy for the security of the energy supply3 jako cíl dosáhnout do roku 2020 nahrazení 20 % konvenčních paliv v silniční dopravě palivy alternativními, přitom 7 % by mělo pocházet z biopaliv. V září 2001 pak Komise vydala tzv. bílou knihu European transport policy for 2010: A time to decide4, která zdůrazňuje potřebu harmonizace zdanění paliv a rozvoje substitučních paliv např. prostřednictvím experimentálních projektů (iniciativa CIVITAS). Za perspektivní v krátkodobém horizontu považuje biopaliva, ve střednědobém horizontu zemní plyn a v dlouhodobém pak vodík. Jako příklad uvádí, že při 1% podílu biopaliv na celkové spotřebě fosilních paliv v rámci EU-15 by vzniklo přibližně 45 – 75 tisíc pracovních příležitostí. V rámci EU je rámec podpory biopaliv ustaven jednak Obecnými zásadami pro státní podporu k ochraně životního prostředí, a dále směrnicí o podpoře biopaliv a některými ustanoveními dalších předpisů, týkajících se zdanění.

7.1 OBECNÉ ZÁSADY PRO STÁTNÍ PODPORU K OCHRANĚ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ5 Z hlediska energetických zdrojů je doprava sektorem, který dosahuje nejvyšší závislosti na ropě (v současnosti 98 %). Ve snaze o zvrácení této situace poskytují členské státy i EU kromě jiných opatření i přímé podpory výrobcům a uživatelům obnovitelných zdrojů energie. S ohledem na generální klauzuli Smlouvy o Evropském společenství (SES) zakazující takové podpory (čl. 87) stanovila Komise tyto obecné zásady, ve kterých stanoví kriteria pro posuzování slučitelnosti se společným trhem. Tyto zásady se vztahují na podpory k ochraně životního prostředí ve všech sektorech upravených SES, s výjimkou sektoru zemědělství a výzkumu a vývoje. Z hlediska terminologie obecných zásad jsou biopaliva jednou z kategorií obnovitelných zdrojů energie.

2

COM (97) 599 z 26. listopadu 1997 COM (2000) 769 z 29. listopadu 2000 4 COM (2001) 370 z 12. září 2001 5 Community guidelines on State aid for environmental protection (2001/C 37/03) 3

76


V části E obecných zásad jsou stanoveny obecné podmínky pro autorizaci pomoci trojí podoby – investiční podpory, podpory pro horizontální opatření6 a provozní podpory. Investiční podpory do obnovitelných zdrojů energie jsou považovány za rovnocenné opatřením v případě absence mandatorních standardů Společenství a mohou tedy dosáhnout 40 % uznatelných nákladů (ve vybraných případech může Komise umožnit členskému státu udělení podpory až ve výši 100 % uznatelných nákladů). Provozní podpory ve formě osvobození od daně nebo snížené sazby jsou modifikovány novou směrnicí 2003/96/ES (viz. níže). Pro výrobu energie z obnovitelných zdrojů může být podle Komise provozní podpora odůvodněna za účelem vyrovnání rozdílu tržních cen a nákladů výroby obnovitelných zdrojů. Členské státy mohou udělit podporu pro obnovitelné zdroje 3 způsoby: 1. ke kompenzaci rozdílu mezi výrobními náklady a tržní cenou daného energetického výrobku v podobě podpory odpisů (u biomasy, kde jsou investice nižší pak i provozní podporu) 2. zelenými certifikáty nebo nabídkami, kdy je garantována poptávka po těchto energetických výrobcích i přes vyšší cenu ve srovnání s konvenčními energetickými výrobky. Délka této podpory je omezena na 10 let a nesmí působit „nadkompenzaci“ 3. podpora nových provozů produkujících obnovitelné zdroje v závislosti na vyhnutí se působení externích nákladů ve srovnání s konvenčními provozy. Maximální výše podpory je omezena na 0,05 €/kWh 4. standardní podpora nutně nezbytná k vyrovnání výrobních nákladů převyšujících tržní cenu. Může být pouze dočasná, max. na 5 let, je-li stanovena degresivně pak může zpočátku krýt 100 % převyšujících nákladů, jinak pouze 50 % Podpora biopaliv Aktivity Evropské unie na poli biopaliv jsou motivovány problematikou klimatické změny, bezpečnosti dodávek (security of supply) a venkovskou zaměstnaností. Vedena touto motivací navrhla Komise příslušná legislativní opatření. Základní význam je přisuzován dvěma směrnicím – o podpoře biopaliv a o zdanění energetických zdrojů. Směrnice o podpoře biopaliv ukládá státům, aby byl zajištěn minimální podíl biopaliv a dalších obnovitelných paliv umístěných na jejich trhy a za tím účelem stanovily národní indikativní cíle. Referenční hodnoty jsou stanoveny směrnicí na 2 % do konce roku 2005 a 5,75 % do konce roku 2010. Členské státy mají každoročně informovat Komisi o opatřeních přijatých k podpoře biopaliv a o podílu biopaliv na trhu za předcházející rok. Národní indikativní cíl pro rok 2005 měl být obsažen ve zprávě předložené v polovině roku 2004. Obdobně národní indikativní cíl pro rok 2010 má být ve zprávě předkládané v roce 2007. Komise do konce roku 2006 vypracuje zprávu o pokroku, kterou poté bude zpracovávat co dva roky. Pokud zpráva dospěje k závěru, že indikativní cíle pravděpodobně nebudou dosaženy bez dostatečných důvodů, může navrhnout opatření týkající se národních cílů, včetně možnosti stanovení povinných cílů.

6

Za horizontální státní podporu je zde považována podpora pro malé a střední podniky na konzultační a poradenské služby. Viz nařízení Rady 70/2001.

77


Směrnice o zdanění energií, dokud komunitární právo nestanoví povinné cíle, umožňuje členským státům, za podmínky fiskální kontroly, osvobodit od nebo snížit sazbu (spotřební) daně na biopaliva (čl. 16). V případě zavedení povinných cílů by členské státy mohly zachovat výjimky nebo úlevy za uplatnění postupu podle čl. 19 směrnice (na návrh Komise jednomyslným rozhodnutím Rady).

78


Směrnice o podpoře biopaliv7 V květnu 2003 schválila Rada směrnici s cílem ustavit rámec Společenství k podpoře využití biopaliv v dopravě. Ve směrnici jsou definovány základní pojmy (čl. 2) takto: • • § § § § § § § § § §

•

Biomasa – výsledek biologického rozkladu produktů, odpadů a zbytků ze zemědělství, lesnictví a příbuzných průmyslových oborů a výsledky biologického rozkladu průmyslových a komunálních odpadů Biopalivo – kapalná nebo plynná pohonná hmota pro dopravu vyráběná z biomasy – jmenovitě přinejmenším: Bioetanol – etanol vyráběný z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů Bionafta – metylester vyrobený z rostlinného nebo živočišného oleje dosahující kvality nafty Bioplyn – plynná pohonná hmota vyrobená z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, vyčistitelná až na kvalitu zemního plynu nebo dřevoplyn Biometanol – metanol vyrobený z biomasy Biodimetyleter – dimetyleter vyrobený z biomasy Bio-ETBE – ETBE vyrobený z bioetanolu (objemové procento biopaliva v bio-ETBE je 47 %) Bio-MTBE – vyrobený z biometanolu (objemové % biopaliva v bio-MTBE je 36 %) Syntetická biopaliva – syntetické uhlovodíky nebo směsi syntetických uhlovodíků vyrobené z biomasy Biovodík – vodík vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů Čistý rostlinný olej – surový nebo rafinovaný olej vyrobený z olejnatých rostlin lisováním, louhováním nebo obdobnými postupy, chemicky neupravovaný při splnění emisních parametrů a slučitelnosti s typem motoru Jiná obnovitelná paliva – obnovitelné pohonné hmoty kromě biopaliv pocházející z obnovitelných zdrojů energie

Směrnice nestanoví indikativní cíle uvádění biopaliv a jiných obnovitelných paliv na trh závazně, ale v podobě referenčních hodnot, podle nichž členské státy stanoví vlastní vnitřní orientační cíle (čl. 3). Tyto hodnoty jsou stanoveny následovně: • •

Do 31.12.2005 činí referenční hodnota vypočítaná na základě energetického obsahu celkového množství benzínu a motorové nafty prodávaných na trhu pro dopravní účely 2 % Do 31.12.2010 činí referenční hodnota 5,75 %

Směrnice dále demonstrativně uvádí podoby úpravy biopaliv k prodeji, a to buď jako čistá biopaliva nebo ve vysoké koncentraci v derivátech minerálních olejů nebo jako biopaliva smíšená s deriváty minerálních olejů splňující technické normy (EN 228 a EN 590) nebo jako kapaliny odvozené od biopaliv (např. ETBE a MTBE) při dodržení stanoveného obsahu biopaliva. Členské státy, které budou používat vyšší než 5% náhražku derivátů minerálních olejů musí navíc v určitých případech splnit další povinnosti. V případě takové náhražky 7

Směrnice 2003/30/ES o podpoře použití biopaliv nebo jiných obnovitelných paliv pro dopravu

79


u motorové nafty pro užití ve vozidlech zvláště k tomu neuzpůsobených sledovat emisní charakteristiky a zajistit slučitelnost s emisními limity. Dále je pro takové směsi biopaliv (více než 5% podíl metylesterů nebo bioetanolu) s deriváty minerálních olejů stanovena povinnost zvláštního označení na prodejních místech, včetně informování veřejnosti o dostupnosti biopaliv. Každoročně mají členské státy informovat Komisi o přijatých opatřeních, o celkovém množství prodaných pohonných hmot pro dopravu a podílu biopaliv, včetně zdůvodnění rozdílu mezi vnitrostátními cíli a referenčními hodnotami. Směrnice o harmonizaci zdanění energií Harmonizace je provedena směrnicí 2003/96/ES z 27. října 2003, kterou se mění struktura rámcových předpisů Společenství o zdanění energetických produktů a elektřiny. Evropská unie touto směrnicí rozšiřuje minimální harmonizaci spotřebních daní původně limitovanou na minerální oleje8 o elektřinu, zemní plyn a uhlí. Tento režim stanoví minimální sazby, sjednocuje výjimky a úlevy a mechanismus zdanění, podporuje dosažení cílů v oblasti ochrany životního prostředí – jmenovitě dosažení cílů Kjótského protokolu (bod 7 preambule), efektivnější využívání energie a zlepšuje fungování vnitřního trhu snížením narušení konkurence mezi minerálními oleji a ostatními energetickými produkty. Zároveň umožňuje členským státům poskytovat daňové zvýhodnění podnikům, které se přijmou zvláštní opatření ke snížení svých emisí. Bod 26 preambule výslovně zmiňuje potřebu právního rámce pro osvobození biopaliv od spotřební daně nebo snížení těchto daní. Směrnice samotná připouští celou řadu odchylek, což je na jednu stranu důsledek těžce vyjednaného konsensu, na druhou stranu patrně jediný možný způsob dosažení postupného sblížení sazeb. Z hlediska jejich slučitelnosti s volným trhem je významné ustanovení čl. 26 směrnice, podle něhož směrnicí dovolené výjimky, úlevy a snížené sazby podléhají notifikaci Komisi, pokud spadají pod definici státní pomoci ve smyslu čl. 87 SES. Směrnice je založena na následujících pojmech: • •

• •

8

úroveň zdanění (čl. 4) – celková platba vybíraná vzhledem ke všem nepřímým daním (kromě DPH) vypočítaná přímo nebo nepřímo na základě množství energetických výrobků a elektřiny v době jejich uvolnění ke spotřebě plynový olej komerčně užívaný jako pohonná hmota (čl. 7, odst. 3) – plynový olej používaný pro účely dopravy zboží za nájem nebo odměnu nebo pro vlastní účely motorovými vozidly nebo sestavami nákladních návěsů určenými výhradně k přepravě zboží po silnici s maximální celkovou povolenou hmotností ne menší než 7,5 tuny nebo pro pravidelnou či příležitostnou přepravu cestujících motorovým vozidlem kategorie M2 nebo M3 biomasa (čl. 16) – biomasou se rozumí biologicky odbouratelný podíl výrobků, odpadů a zbytků ze zemědělství, lesnictví a souvisejících odvětví, jakož i biologicky odbouratelný podíl průmyslového a komunálního odpadu energeticky náročné podnikání (čl. 17) – podnik, u kterého nákupy energetických výrobků a elektřiny činí alespoň 3 % výrobní hodnoty nebo vnitrostátní splatná daň z energie činí alespoň 0,5 % přidané hodnoty

Směrnice 92/81/EHS a 92/82/EHS; vedle toho však pro bioethanol platí i ustanovení směrnice 92/83/EHS.

80


Působnost směrnice je omezena na užití energetických produktů jako pohonných hmot nebo paliv, zásadně se nevztahuje na jiná využití. Směrnice stanoví minimální úroveň zdanění pro motorové pohonné hmoty, motorové pohonné hmoty pro komerční užití, paliva a elektřinu. Členské státy musí zásadně uplatňovat sazby ne nižší než zde stanovené, mohou však rozlišovat komerční a nekomerční užití plynového oleje (tj. motorové nafty)9, sazba pro komerční užití však nesmí být pod úrovní zdanění platnou v dané zemi k 1.1.2003. Kromě vyjmenovaných výrobků, které jsou předmětem daně, se i ostatní výrobky určené k použití, nabízené k prodeji nebo používané jako pohonná hmota nebo jako přísada či nastavovací plnidlo do pohonných hmot zdaňují sazbou ve výši sazby pro obdobnou pohonnou hmotu (čl. 2, odst. 3). Výrazně nižší je minimální úroveň zdanění pohonných hmot (plynový olej, kerosín, LPG a zemní plyn) pro průmyslové a komerční užití k pracím v zemědělství, zahradnictví, lesnictví a rybářství, pro stacionární motory, zařízení a stroje používané ve stavebnictví a při veřejných pracích a pro vozidla určená k užití mimo veřejné cesty (čl. 8). Směrnice dále umožňuje uplatňovat odlišné daňové sazby, pokud je dodržena minimální úroveň stanovená směrnicí, ve vazbě na kvalitu výrobku, na kvantitativní úroveň spotřeby elektřiny a energetických výrobků pro vytápění, pro invalidy a místní veřejnou dopravu, svoz odpadu, záchranou službu, státní správu a ozbrojené síly a již zmiňované rozlišení mezi komerčním a nekomerčním užitím (čl. 5). Výjimky jsou poskytnuty pro energetické výrobky a elektřinu využívané k výrobě elektřiny a elektřiny využívané k udržování schopnosti vyrábět elektřinu10, energetické výrobky užité jako paliva v letecké přepravě (vyjma létání pro soukromou potěchu) a plavbu ve vodách Společenství (včetně rybolovu, avšak s výjimkou plavby pro soukromou potěchu). Poslední dvě výjimky nemusí členský stát uplatnit na vnitrostátní přepravu a v případě bilaterální dohody s jiným členským státem i na přepravu mezi těmito státy (čl. 14). Dále mohou členské státy uplatnit úplné nebo částečné výjimky nebo snížení úrovně zdanění pro užití energetických výrobků pro zkušební projekty technologického rozvoje výrobků šetrných k životnímu prostředí nebo souvisejících s palivy z obnovitelných zdrojů, pro biopaliva, energii pocházející z větru, slunce, přílivu, geotermálního původu, elektřinu a energetické výrobky pro přepravu osob a zboží po železnici, metrem, tramvají a trolejbusy, energetické výrobky pro navigaci ve vnitrostátních vodách (včetně rybolovu, avšak s výjimkou plavby pro soukromou potěchu) a zemní plyn a LPG jako pohonné hmoty (čl. 15). Článek 16 stanoví členským státům možnost uplatňovat pod finanční kontrolou osvobození od daně nebo sníženou sazbu na výrobky, které jsou složeny z jednoho nebo více následujících výrobků nebo jeden nebo více z nich obsahují: •

směsi esterů mastných kyselin (KN 3824 90 55, 3824 90 80 až 99) v souvislosti s jejich součástmi vyráběnými z biomasy

9

to má umožnit členským státům zmenšit stávající rozdíl mezi úrovní zdanění benzínu a motorové nafty pro ekomerční užití, pro které není z hlediska ochrany životního prostředí žádný důvod; argumenty pro zvýhodnění komerčně užívané motorové nafty vycházejí z potenciální ztráty konkurenceschopnosti, srov. paralelně projednávaný návrh na zvláštní úpravu zdanění motorové nafty pro profesionální užití COM(2002) 410 10 Členské státy mohou nicméně z důvodů ochrany životního prostředí toto užití zdanit (čl. 14, odst. 1, písm. a).

81


•

ethanol a jiné denaturované destiláty (KN 2207 20) a methanol (KN 2905 11 00) , které nejsou syntetického původu

Dále mohou členské státy uplatňovat sníženou sazbu na výrobky, které obsahují vodu (KN 2201), a to i destilovanou (KN 2851 00 10). Osvobození od daně nebo její snížení však nesmí být vyšší než částka daně připadající na obsah této složky, úroveň zdanění na tyto směsná paliva může být nižší než minimální úroveň zdanění stanovená směrnicí. Členské státy mohou poskytovat osvobození nebo snížení podle víceletého programu na základě povolení, která nesmí být vydána na dobu delší než 6 let, mohou však být prodloužena. Pro řadu států stanoví směrnice přechodná období, přičemž tyto jsou povinny během tohoto období postupně dosáhnout minimální úrovně požadované směrnicí. Sazby jsou ve směrnici v podstatě stanoveny pro období do roku 2012, do té doby by měly být Radou schváleny sazby pro další období. Přímé podpory (společná zemědělská politika) Vedle možnosti pěstování některých energetických plodin na půdě uvedené do klidu ve smyslu nařízení 1257/1999, na kterou je poskytována přímá podpora, byl v roce 2003 ustaven nový dotační titul pro energetické plodiny. Podle nařízení Rady 1782/200311 je podpora v podobě přímé platby ve výši 45 € na hektar poskytována pro oblasti osázené energetickými plodinami, které jsou dodávány pro výrobu energetických výrobků, za které jsou mj. považovány biopaliva ve smyslu čl. 2 směrnice 2003/30/ES. Celková výše podpor je omezena maximální rozlohou 1,5 mil. ha. Podmínkou pro poskytnutí podpory je smlouva mezi farmářem a zpracovatelským zařízením, s výjimkou případů, kdy je farmář sám zpracovatelem. Rozsah poskytované podpory v letech 2005 – 2013 byl pro EU-15 předpokládán ve výši 67,5 mil. € ročně. Pro nově přistoupivší státy byl režim přímých podpor v rámci Společné zemědělské politiky nastaven nařízením Rady 583/200412.

7.2 NÁRODNÍ DIMENZE Základní právní rámec vymezující alternativní paliva vychází ze zákona o ochraně ovzduší, který mj. stanoví obecnou povinnost přimíchávání biosložky, zákona o podmínkách provozu na pozemních komunikacích, který obecně stanoví technické požadavky a zároveň je právním základem vyhlášky 229/2004 Sb., která stanoví požadavky na pohonné hmoty a částečně tak transponuje směrnici 2003/30/ES.

11

nařízení Rady (ES) č. 1782/2003 ze dne 29. září 2003, kterým se stanoví společná pravidla pro režimy přímých podpor v rámci společné zemědělské politiky a určité režimy podpor pro zemědělce a kterým se mění nařízení (EHS) č. 2019/93, (ES) č. 1452/2001, (ES) č. 1453/2001, (ES) č. 1454/2001, (ES) č. 1868/94, (ES) č. 1251/1999, (ES) č. 1254/1999, (ES) č. 1673/2000, (EHS) č. 2358/71 a (ES) č. 2529/2001 12 NAŘÍZENÍ Rady (ES) č. 583/2004 ze dne 22. března 2004, kterým se v důsledku přistoupení České republiky, Estonska, Kypru, Lotyšska, Litvy, Maďarska, Malty, Polska, Slovinska a Slovenska k Evropské unii upravují nařízení (ES) č. 1782/2003, kterým se stanoví společná pravidla pro režimy přímých podpor v rámci společné zemědělské politiky a zřizují určité režimy podpor pro zemědělce, (ES) č. 1786/2003 o společné organizaci trhu sušených krmiv a (ES) č. 1257/1999 o podpoře pro rozvoj venkova z Evropského zemědělského orientačního a záručního fondu (EZOZF)

82


Zákon 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší Zákon ve svých úvodních ustanoveních kromě jiného obsahuje definici biopaliv, biomasy a jiných paliv z obnovitelných zdrojů: • • •

biopalivem [se rozumí] kapalné nebo plynné pohonné hmoty, které jsou uvedeny ve zvláštním právním předpisu (nyní vyhláška 229/2004), vyrobené z biomasy a určené pro pohon vozidel na pozemních komunikacích (§2, odst. 1, písm. s) biomasou pro účely výroby biopaliv pro mobilní zdroje [se rozumí] biologicky odbouratelná část výrobků, odpadů a zůstatků ze zemědělství, lesnictví a příbuzných odvětví a biologicky odbouratelná část průmyslového a komunálního odpadu (písm. t) jinými palivy z obnovitelných zdrojů [se rozumí] paliva, kromě biopaliv, která pocházejí z obnovitelných zdrojů energie (směrnice 2001/77/ES) a která se používají v dopravě (písm. u)

Zásadním ustanovením z hlediska podpory biopaliv je ustanovení §3, odst. 10, podle kterého jsou výrobci, dovozci a distributoři povinni zajistit, aby sortiment motorových benzinů a motorové nafty dodávaných na trh obsahoval minimální množství biopaliva nebo jiného paliva z obnovitelných zdrojů stanovené zvláštním právním předpisem13. V následujícím odstavci je obsaženo zmocnění k vydání prováděcího právního předpisu, který by stanovil požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší a lhůty k jejich dosažení. Vyhláška 357/2002 Sb., která byla k provedení tohoto zmocnění vydána, odkazuje úpravu týkající se kvality pohonných hmot na vyhlášku 227/2001 Sb., která byla s účinnosti od 1.5.2004 nahrazena vyhláškou 229/2004 Sb. Zákon 56/2001 Sb., o podmínkách provozu na pozemních komunikacích Zákon stanoví základní požadavky, které se týkají pohonných hmot a maziv používaných k pohonu motorových vozidel. V § 77 jsou vedle definice pojmu pohonná hmota vymezeny podmínky jejich použití: • •

Pohonnou hmotou motorového vozidla se rozumí motorový benzín, motorová nafta, zkapalněné ropné plyny, biopalivo, směsné palivo a stlačený a zkapalněný zemní plyn (odst. 1) K pohonu motorů vozidel a k plnění mazacích, chladicích a jiných systémů a zařízení vozidel se smí používat pouze pohonné hmoty a provozní hmoty předepsané výrobcem těchto motorů, systémů a zařízení. Pohonné hmoty a provozní hmoty používané v provozu silničních motorových vozidel musí svou jakostí splňovat požadavky stanovené prováděcím právním předpisem, zvláštními právními předpisy14, českými technickými normami a předpisy vydanými na základě mezinárodní smlouvy, kterou je Česká republika vázána (odst. 2)

13

Nařízení vlády o podmínkách uplatňování biopaliv nebo jiných paliv z obnovitelných zdrojů v sortimentu motorových benzinů a motorové nafty na vnitřním trhu České republiky, v současnosti (prosinec 2004) probíhá připomínkové řízení k návrhu tohoto nařízení 14 Např. zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a zákon č. 157/1998 Sb., o chemických látkách

83


•

Výrobce a dovozce benzínu a motorové nafty pro motorová vozidla v provozu na pozemních komunikacích je povinen zajistit, aby jím prodávané pohonné hmoty svou jakostí odpovídaly požadavkům stanoveným prováděcím právním předpisem (odst. 4)

•

Prováděcí právní předpis stanoví způsob sledování a monitorování jakosti pohonných hmot v oblasti jejich výroby, dovozu a prodeje a způsob vypracování a podávání zpráv mezinárodním orgánům a organizacím z oblasti sledování a monitorování jakosti pohonných hmot (odst. 5)

Specifické požadavky na jakost pohonných hmot stanoví prováděcí vyhláška 229/2004 Sb.

Vyhláška 229/2004 Sb., kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti Touto vyhláškou je provedena dílčí transpozice směrnice 2003/30/ES o podpoře biopaliv.

Pohonná hmota

Vymezení minerální oleje1 určené k pohonu spalovacích zážehových motorů

minerální oleje1 s obsahem bio-ethyltercbutyletheru maximálně do 15 % objemových určené k pohonu spalovacích zážehových motorů (§ 2 písm. a)

Motorový benzín

minerální oleje1 s obsahem bioethylalkoholu maximálně do 5 % objemových určené k pohonu spalovacích zážehových motorů

minerální oleje1 obsahující současně bioethyl-alkohol i bioethyltercbutylether tak, aby celkový obsah kyslíku nepřesahoval 2,7 % hmotnostních, určené k pohonu spalovacích zážehových motorů minerální oleje1 výše uvedené s obsahem dalších kyslíkatých složek tak, aby celkový obsah kyslíku nepřesahoval 2,7 % hmotnostních, určené k pohonu spalovacích zážehových motorů plynové oleje2 určené k pohonu spalovacích vznětových motorů

(§ 2 písm. b)

Motorová nafta

střední oleje3 určené k pohonu spalovacích vznětových motorů plynové oleje2 s obsahem maximálně 5 % objemových methylesterů mastných kyselin určené k pohonu spalovacích vznětových motorů střední oleje3 s obsahem maximálně 5 % objemových methylesterů mastných kyselin, určené k pohonu spalovacích vznětových motorů

84


(§ 2 písm. d)

CNG (§ 2 písm. f)

LPG (§ 2 písm. e)

Směsné palivo

Biopalivo

(§ 2 písm. c)

bioethylalkohol - ethylalkohol vyrobený z biomasy nebo biologicky obnovitelné části odpadu, určený jako příměs do motorového benzinu bio-ethyltercbutylether ethyltercbutylether vyrobený na bázi bioethylalkoholu, používaný jako příměs do motorového benzinu; podíl bioethyltercbutyletheru, který je pokládán za biopalivo, činí 47 % objemových bionafta - methylestery mastných kyselin vyrobené z rostlinného nebo živočišného oleje s vlastnostmi motorové nafty, určené k pohonu spalovacích vznětových motorů motorová nafta s obsahem vyšším než 30 procent hmotnostních methylesteru řepkového oleje určená k pohonu spalovacích vznětových motorů

plyny určené k pohonu spalovacích zážehových motorů uvedené pod kódem kombinované nomenklatury 2711 12 19, 2711 12 97, 2711 13 91 a 2711 13 97

plyn určený k pohonu spalovacích zážehových motorů uvedený pod kódem kombinované nomenklatury 2711 21 00

Tab. 7.1 - Vymezení pohonných hmot podle vyhlášky 229/2004 Sb

Vysvětlivky: 1 lehké ropné frakce uvedené pod kódy kombinované nomenklatury KN 2710 11 41, 2710 11 45 a 2710 11 49 2 střední frakce uvedené pod kódem kombinované nomenklatury KN 2710 19 41 3 střední frakce uvedené pod kódem kombinované nomenklatury KN 2710 19 29

85


Ve shodě s požadavky biopaliva na trhu jako: • • •

stanovenými směrnicí jsou v § 3 stanoveny možnosti uplatnění čistá ve směsích s ropnými složkami kapaliny odvozené od biopaliv (např. bioETBE)

Dále jsou upravovány jakostní požadavky na paliva a jejich sledování (§ 4 a 5), monitorování jakosti (§ 7) a v přílohách jsou mimo jiné stanoveny jakostní ukazatele pro motorový benzín a motorovou naftu.

Zákon o spotřebních daních Implementace směrnice 2003/96/ES o harmonizaci zdanění energetických výrobků byla uskutečněna v novém zákoně o spotřebních daních, a to v části druhé hlavě první upravující daň z minerálních olejů. Podle zákona jsou předmětem daně jsou tyto minerální oleje (§ 45 odst. 1): • motorové benzíny (písm. a) • plynové oleje (písm. b) • zkapalněné ropné plyny (písm. e) • stlačené plyny (písm. h) a současně také (§ 45 odst. 2): • • • • • •

jakékoliv směsi s výrobky uvedenými v odst. 1 (písm. a) směsi minerálních olejů uvedených pod písm. b s etyl- či metylestery řepkového oleje, přičemž podíl (M)EŘO musí činit více než 30 % hmotnostních (písm. c - současná bionafta) směsi benzínu a lihu, které obsahují nejméně 95 % benzínu a nejvýše 5 % kvasného lihu (písm. d) směsi benzínu s ETBE vyrobeným z kvasného denaturovaného lihu, které obsahují nejméně 85 % benzínu a nejvýše 15 % ETBE (písm. e) jakékoliv směsi určené k použití, nabízené k prodeji nebo používané pro pohon motorů, které jsou účelem rovnocenné některému minerálnímu oleji uvedenému v odst. 1 (písm. f ) směsi minerálních olejů s kvasným lihem, které obsahují nejvýše 95 % kvasného lihu (písm. g)

Předmětem daně jsou také všechny výrobky, které nejsou uvedeny v odstavcích 1 až 3, určené k použití, nabízené k prodeji nebo používané pro pohon motorů (odst. 5) nebo jako přísada nebo plnidlo (aditivum) do minerálních olejů určených k použití, nabízených k prodeji nebo používaných pro pohon motorů s výjimkou výrobků, které absorbují vodu z minerálních olejů v nádržích a palivových systémech (odst. 7). Základem daně je množství minerálních olejů vyjádřené v 1 000 litrech při teplotě 15 °C. To neplatí pro těžké topné oleje podle §45 odst. 1 písm. c), pro zkapalněné ropné plyny a pro stlačené plyny, u nichž je základem daně množství vyjádřené v tunách čisté hmotnosti (§ 47 odst. 1).

86


Sazby daně jsou stanoveny v § 48, jejich výši zobrazuje následující tabulka: Název PHM

Odkaz na § 45

sazba

Pozn.

motorové benzíny

Odst. 1, písm. a

11 840 Kč/1000 l

bezolovnaté

plynové oleje

Odst. 1, písm. b

9 950 Kč/1000 l

zelená vratka 60 %

zkapalněné ropné plyny

Odst. 1, písm. e

3 933 Kč/t

Zvl. sazba pro stavební stroje a nesilniční vozidla

stlačené plyny

Odst. 1, písm. h

3 355 Kč/t

Zvl. sazba pro stavební stroje a nesilniční vozidla

směsi plynové oleje + (M/E)EŘO

Odst. 2, písm. c

6 866 Kč/1000 l

Víc než 30 % MEŘO; zelená vratka 80 %

směsi benzínu a lihu

Odst. 2, písm. d

11 840 Kč/1000 l

Min. 95 % benzínu; vratka na obsah lihu

směsi benzínu s ETBE

Odst. 2, písm. e

11 840 Kč/1000 l

Min. 85 % benzínu; vratka na obsah ETBE a nezreagovaný líh

ostatní směsi pro pohon motorů

Odst. 2, písm. f

směsi minerálních olejů s kvasným lihem

Odst. 2, písm. g

Jako

nejpodobnější zdaňovaný min. olej

Jako

nejpodobnější zdaňovaný min. olej

Max. 95 % lihu; osvobození u pilotních projektů

Tab. 7.2 - Spotřební daň z pohonných hmot (stav k 1.1.2005)

V § 49 jsou kromě jiných upravena osvobození: • spotřeby v podniku související s výrobou (odst. 3) • směsí podle odst. 2, písm. g, používaných jako testované pohonné hmoty pro vybraná vozidla v rámci schválených pilotních projektů (odst. 13) Úprava vrácení daně (§ 54) se týká směsí: • podle odst. 2, písm. d (benzín a líh) vzniká nárok na vrácení daně ve výši odpovídající obsaženému množství lihu dnem uvedení do volného oběhu (odst. 1) •

podle odst. 2, písm. d (benzín a ETBE) vzniká nárok na vrácení daně ve výši odpovídající 45 % obsaženého množství ETBE a ve výši odpovídající obsaženému množství nezreagovaného lihu dnem uvedení do volného oběhu (odst. 2)

V § 57 je navíc upraveno vrácení daně z minerálních olejů osobám užívajícím tyto oleje pro zemědělskou prvovýrobu, lesní školky a obnovu a výchovu lesa ve výši 60 % u minerálních olejů podle odst. 1, písm. b (nafta) a ve výši 80 % u směsi podle odst. 2 písm. c (nafta + MEŘO).

87


Ve vztahu k lihu je navíc relevantní také ustanovení § 71, které stanoví osvobození od daně z lihu pro zvláštně denaturovaný syntetický a zvláštně denaturovaný kvasný líh určený k použití pro stanovený účel (odst. 1 písm. f). Podpora výroby Až do vstupu ČR do EU existoval systém podpory, prostřednictvím kterého byla podporována jak pěstba tak prodej řepky pro výrobu MEŘO. Nařízení vlády 86/2001 Sb., které danou problematiku detailně upravovalo, však pozbylo platnost a nový systém dosud nebyl definitivně ustaven, ačkoliv ČR již oznámila Evropské komisi úmysl zavést nový program podpory pro směsná paliva zahrnující úlevu ze spotřební daně a přímou podporu pro výrobce. Oznámená podpora spočívající v úlevě spotřební daně ve výši 3,084 Kč/l směsného paliva – bionafty byla Komisí aprobována na dobu 6 let, přímá dotace výrobcům bionafty ve výši 9,5 Kč/l MEŘO byla aprobována do konce roku 200615. K návrhu Ministerstva zemědělství přijala vláda Usnesení č. 1025 ze dne 3. 11. 2004 o Zásadách dalšího postupu řešení problematiky stanovení podmínek pro poskytování dotace na nepotravinářské užití semene řepky olejné pro výrobu methylesteru řepkového oleje, kterým: • Schválila Zásady dalšího postupu řešení problematiky stanovení podmínek pro poskytování dotace na nepotravinářské užití semene řepky olejné pro výrobu methylesteru řepkového oleje • Uložila Ministerstvu zemědělství dopracovat návrh nařízení vlády o stanovení podmínek pro poskytování dotace na nepotravinářské užití semene řepky olejné pro výrobu methylesteru řepkového oleje • Uložila Ministerstvu průmyslu a obchodu zpracovat návrh dlouhodobé strategie využití biopaliv v České republice a předložit tento návrh vládě do 30. června 2005 Návrh nařízení byl stažen z programu jednání vlády dne 15. 12. 2004 k provedení zkráceného připomínkového řízení. V reakci na schválení směrnice 2003/30/ES přijala vláda Usnesení č. 833 ze dne 6. 8. 2003 k Programu Podpora výroby bioetanolu pro jeho přimíchávání do automobilových benzínů a motorové nafty, pro záměnu metanolu při výrobě metylesteru řepkového oleje a metyltercbutylesteru a jako alternativního paliva s podporou jeho uplatnění na tuzemském trhu, kterým uložila: • Ministerstvu zemědělství vytvořit podmínky pro výrobu potřebného množství bioethanolu k 1. 1. 2006 • Ministerstvu průmyslu a obchodu stanovit, která biopaliva se mohou používat jako PHM nebo jejich příměsi (vyhl. 229/2004) • Ministerstvu průmyslu a obchodu novelizovat zákon o provozu na pozemních komunikacích tak, aby byl k 31. 1. 2005 stanoven zákaz používání pohonných hmot na bázi metanolu vyráběného z fosilních zdrojů pro účely použití k výrobě pohonných hmot

15

Státní podpora N 206/2004 – Česká republika – Státní podpora za účelem podpory biopaliv

88


Následně v letošním roce vláda přijala Usnesení č. 825 ze dne 1. 9. 2004 o zajištění obsahu minimálního množství biopaliva nebo jiného paliva z obnovitelných zdrojů v sortimentu motorových benzínů v návaznosti na Program Podpora výroby bioetanolu pro jeho přimíchávání do benzínů, pro záměnu metanolu při výrobě metylesteru řepkového oleje a metyltercbutyléteru a jako alternativního paliva s podporou jeho uplatnění na tuzemském trhu, kterým: •

• • •

Schválila minimální kvótu výroby bioetanolu určeného výhradně pro palivové účely v dopravě na trhu České republiky v režimu zákona č. 353/2003 Sb., o spotřebních daních, ve znění pozdějších předpisů, pro období do 31. května 2013, a to ve výši 2 mil. hektolitrů ročně Uložila Ministerstvu životního prostředí do 31.12.2004 předložit vládě návrh na přidělení licencí Ministerstvu financí vytvořit systém podpory biopaliv v souladu s čl. 16 směrnice 2003/96/ES – novelizace zákona 353/2003 Sb. s účinností nejpozději od 1.1.2007 Ministerstvu životního prostředí a Ministerstvu zemědělství předložit návrh právního předpisu předpokládaného v § 3, odst. 10 zákona o ochraně ovzduší do 15. 10. 2004

Na základě těchto usnesení vyhlásilo MŽP výběrové řízení na rozdělení stanoveného objemu dvou miliónů hektolitrů bioetanolu ročně, určeného výhradně pro palivové účely v dopravě na trhu České republiky, pro období od 1. ledna 2007 do 31. prosince 2012. Rozvoj biopaliv v EU V současnosti je většina biopaliv (bionafta, bioethanol a ETBE) vyráběna z cukrovky, pšenice a řepky. Největšími výrobci bionafty jsou Německo, následované Francií a Itálií. Výroba bioethanolu v EU je soustředěna ve Španělsku, Polsku, Francii a Švédsku. V současnosti je ve Španělsku, Francii a Polsku většina bioethanolu zpracována na ETBE, ve Švédsku je bioethanol používán přímo. Ve Finsku vláda iniciovala pilotní projekt výroby bioethanolu, s plánovanou roční výrobní kapacitou 12 mil. litrů. Portugalská vláda schválila podporu ve výši 50 % investičních nákladů na výstavbu zařízení na výrobu bionafty. Španělsko jako největší výrobce bioethanolu v EU plánuje dosáhnout do roku 2006 výroby přes 500 mil. litrů a zvýšit výrobní kapacity pro bionaftu. Centrální i regionální vlády poskytují finanční podpory na výstavbu výrobních kapacit i podpory na využívání bioethanolu. Výroba bioethanolu ve Švédsku pokrývá zhruba pětinu celkové spotřeby (nízko i vysoko-obsahové směsi) zbývající část dováží z Brazílie a dalších států. Nová továrna na výrobu bioethanolu s roční kapacitou 50 mil. litrů je budována v Norrköpingu. Polský parlament v minulém roce schválil strategii rozvoje biopaliv do roku 2010 a předpokládá se stanovení povinného přimíchávání bioethanolu do benzínu v 4,5% poměru. Rozvoj biopaliv je vnímán jako velká příležitost pro zemědělský sektor, v roce 2001 byla řepka pěstována na 560 tis. hektarech.

89


země

bionafta (t)

bioethanol (t)

Česká republika

70 000

5 000

Dánsko

41 000

-

715 000

-

6 000

180 000

Francie

357 000

77 200

Itálie

273 000

-

32 000

-

-

131 640

Švédsko

1 000

52 300

Velká Británie

9 000

-

Celkem EU-25

1 504 000

446 140

Německo Španělsko

Rakousko Polsko

Tab.7.3 - Výroba biopaliv v EU-25 (2003) Zdroj: Evropská komise (2004)

V řadě států, mezi jinými Rakousku, Francii, Finsku, Německu, Itálii, Španělsku, Švédsku a Velké Británii jsou biopalivům přiznány daňové úlevy nebo jsou zcela osvobozeny od spotřební daně. země

snížení spotřební daně

Finsko

300

Francie

370

Německo

630

Itálie

230

Španělsko

420

Švédsko

520

Velká Británie

290 Tab.7.4 - Daňové úlevy pro bioethanol k 1.1. 2004 (v €/1000 l) Zdroj: IEA (2004)

90


Stát

Francie

Česká republika

Slovensko Velká Británie

Indikativní Mechanismus podpory (programy) cíle 2005 Daňová úleva (2004) Podpora (2010) R&D 2% 32 €/hl FAME 37 €/hl ethanol v ETBE 37€/hl ethanol přímo cca 3 % 9,5 €/hl směsného paliva – bionafty vratka daně na ethanol ve směsích 2% Připravuje se 0,3 % 20 pencí /l bionafta Ano 20 pencí /l bioethanol (od 2005)

Nizozemí Švédsko

2 % (2006) 3%

Připravuje se Výjimka pro CO2 neutrální paliva a pilotní projekty

Španělsko

2%

Portugalsko

1,15 %

Nulová sazba na obsah biopaliva Výjimka pro biopaliva (návrh)

Malta

0,02 % (2003)

Litva

2%

Lotyšsko Irsko

2% 0,06 %

Maďarsko

0,4 - 0,6 %

Řecko

(2 % )

Německo

2%

úplná výjimka pro biopaliva

Ano

Finsko

0,1 %

Ano

Estonsko Dánsko Kypr

0% Není Není

V současnosti pouze pro CNG a LPG výjimka pro biopaliva Nulová daň z CO2

Ano

Podpora výroby FAME (od 1992)

Jiné přímé podpory

9,5 Kč/l MEŘO

Pěstitelé (do května 2004)

Směsi

Směsi

Směsi Směsi

Podpora výstavby rafinerie na použité oleje (Skotsko) Podpora pro přepracování dřeva na ethanol

Způsob užití (směsná/čist á paliva)

Flexi-fuel vozidla

Směsi i čisté

Směsi Ano

Podpora pro přepracování odpadních olejů

Úleva na obsah paliva z biologických materiálů Ano Úleva pro biopaliva pro pilotní projekty Úleva ze spotřební daně (návrh) Vrácení spotřební daně u biopaliv Připravuje se

Připravuje se Kapitálové grantové podpory Experimentál ní výroba podpora výstavby rafinerií na bionaftu

50% daňová úleva na hybridní vozidla

Směsi

Nyní čisté bude směs směs

Demonstrační Čisté i směsi projekty – 100 traktorů Demonstrační Směs projekty

Ano Připravuje se

Grantové schéma pro OZE Tab.7.5 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (1.část)

91


Současná spotřeba (2004) Stát FAME

Francie

387 500 t

Česká republika

80 000 t (predikce) 3 573 t (2003) 194 tis. hl (prodej 2003) -

Slovensko Velká Británie Nizozemí

Ethanol (ETBE) 12 000 t ethanol (199 000 t ETBE)

149,6 tis. m3

Španělsko

65 810 t (2003)

152 000 t (2003)

Portugalsko

-

-

Malta Litva

300 hl

-

Irsko Maďarsko Řecko Německo Finsko Estonsko Dánsko Kypr

800 000 t (2003) -

Rozvoj bioethanolu -kvóty na výrobu 2 mil. hl/rok

-

5,4 tis. m3

2 500 t (2003) 180 hl

Plán zvýšit produkci na 800 000 t do roku 2007

-

Švédsko

Lotyšsko

Výhled ostatní

biogas 11 mil. Nm3 Většina ethanolu dovoz (Brazílie, Norsko Zemní plyn apod.) 14 mil. 3 Nm

Zemní plyn 9 600 m3 -

Zvažováno využití dobrovolných dohod (veřejná doprava) chybí potenciál (zemědělská produkce)

-

Bioethanol po roce 2006

-

Paliva z biomasy (BTL duele)

7,9 mil. l (2003) -

Využití dřevní hmoty

45 000 t (výroba 2003) Využití upotřebených olejů Tab.7.6 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (2.část)

92


8. ZHODNOCENÍ A DOPORUČENÍ Proč obnovitelné zdroje? Problematika energetických surovin se stala předmětem zájmu v sedmdesátých letech minulého století, kdy dochází k prvé energetické krizi a kdy se objevují úvahy o variantních možnostech substituce fosilních paliv. Prvotní byl energetický problém, který vyvolal úvahy o náhradě fosilních paliv v případě jejich nedostatku. Tyto tendence trvají do současnosti a stanou se prioritní záležitostí i pro budoucnost – zajistit bezpečné zásobování Evropy a tím i České republiky. Tato podmínka je ovšem spojena s otázkou, jak zajistit vhodnou náhradu za dovážené energetické zdroje tak, aby bylo dosaženo soběstačnosti. Energetický problém byl doplněn neméně vážným problémem tvorby skleníkového efektu, kdy jedním z dominujících přispívatelů je dioxid uhlíku. Tento oxid je hlavním produktem spalovacího procesu fosilních paliv. V řadě států se objevují možnosti jak nahradit fosilní paliva jinými alternativami. Jedna z nich je produkce biologických paliv. Pro podporu tohoto přístupu existuje řada argumentů: • • • • •

podpora zemědělství snížení emisí a podpora životního prostředí zvýšení nezávislosti v dovozech energetických zdrojů obohacení směsi s klasickými palivy a snížení spotřeby klasických zdrojů stimulace zaměstnanosti.

Směrnice 2003/30/EU o podpoře alternativních paliv vychází z třech základních cílů nebo požadavků: 1. bezpečnost zásobování 2. skleníkový efekt 3. uplatnění zemědělství Směrnice však neukládá povinný přídavek biopaliv do benzinů ani neurčuje výši tohoto přídavku. Stanovuje pouze povinnost členských zemí podporovat použití biopaliv v dopravě s cílem dosažení určitého podílu těchto paliv na trhu pohonných hmot. Tohoto podílu lze dosáhnout: • • •

míšením biopaliv s klasickými palivy spálením čistého biopaliva deriváty původních biokomponent, např.přeměnou bioethanolu na vhodnější formu (ETBE).

93


Hledisko trhu Zatím lze z dosavadního zaměření diskusí soudit, že využívání biopaliv se může ubírat ve třech směrech: • • •

bioethanol s míšením s benzinem do 5%, i když je možno podíl zvýšit bio ETBE, kdy lze míšení zvýšit do 15%. Výrobu a míšení lze provádět v rafineriích místo výroby MTBE FAME: široké spektrum výchozích surovin, ale evropský standard kvality je dán normou EN 14214

Tržní podmínky nutno respektovat jak z hlediska výrobce, tak zákazníka: • • • • • • • • •

u výrobce jde o podnikatelskou aktivitu, byť v mnoha případech může zapůsobit legislativa bruselská směrnice ale dává poměrně širokou možnost pro národní rozhodování pokud bude rozhodnuta výroba určité komponenty, pak je nutno vytvořit standardní trh s dostatečným objemem výroby s akceptovatelnou cenou a ochotou zákazníků takové palivo nakupovat. na prvém místě je užitná hodnota takového paliva, která může být charakterizována např. spotřebou, startováním, pak dostupností a v neposlední řadě i cenou. zde svoji roli sehraje otázka vazby nákladů, dotací, ceny a zisku. tento problém by měl být řešen v rámci tohoto úkolu v metodách scénářů.

Bioethanol Bioethanol se na trhu paliv objevuje prakticky s prvním automobilem a současně s automobilovým benzinem (BA). První automobilové výrobky (v USA, ale i u nás) užívaly tuto palivovou formu. Jako alternativní palivo se bioethanol neustále v čase vrací přesto, že není nijak zvláštní palivo. Zavádění alternativních možností vždy vyžaduje systémový přístup. Tento přístup může být popsán následujícími kroky: • Surovinová báze • Vývoj paliva • Technologie výroby • Kvalitativní vlastnosti • Legislativa • Potřebné množství • Míšení paliva • Životní prostředí • Energetická bilance • Ekonomické podmínky • Marketing a distribuce V celém cyklu od potřebných surovin až po distribuci nevytváří úzká místa a to je hlavní důvod proč se v průběhu času neustále vrací. 94


Suroviny a technologie výroby • • • • • • •

Suroviny se mohou lišit cenou od odpadu až po cenově náročnou surovinu. Tradiční výroba v lihovarech je spojena s využíváním sacharidových složek v zemědělských plodinách (cukr, škrob). Výroba v Brazílii byla prováděna na bázi cukrové třtiny, v USA využívali kukuřici nebo v ČR rovněž využívány obilniny. Cena suroviny asi 80% ve struktuře výrobních nákladů. Vysoký obrat na hektar přitahuje zemědělství a jeho zájem o výrobu ethanolu. Výroba bioethanolu je možná z jakéhokoliv druhu biomasy včetně odpadů z těžby dřeva, ze starého papíru a komunálních zbytků. Postupy založené na enzymatické hydrolýze polysacharidů umožňují stát se konkurenty zemědělských produktů a lihovarů, které ethanol vyrábějí. Pro rok 2005 se odhaduje celosvětová produkce ethanolu na 43 miliónů m3 s tím, že okolo 65 - 70% by bylo použito pro motorová paliva.

Přídavek do benzinů • • • • •

vedle ethanolu více komponent: methanol, MTBE nebo ETBE připravovaný z ethanolu. bioethanol lze mísit s benzinem v jakémkoliv poměru, problém je s distribucí. afinita k vodě (technologická a ze vzdušné vlhkosti). problém skladování úpravy vozidel bude nutno vždy prověřit z hlediska materiálů palivového systému a z hlediska charakteristik vlastního paliva.

Poznatky z USA: • • • • • • • •

za alternativní palivo je považováno palivo, ve kterém biosložka je alespoň 85%. přesto, že představují zemědělskou velmoc, bioethanol není konkurentem klasickému palivu. Dotace na federální úrovni zatěžují rozpočet. hlavní problém je v riziku změn cen klasických zdrojů. koncentrace kapacit je z hlediska tržního systému neúnosná, byť využívá ekonomie z rozsahu. systém pro palivo E85, kde je 85% bioložky však není zabezpečen plošně, neboť neexistuje dostatečný, nezávislý distribuční systém s dostatečným počtem čerpacích stanic. proti ethanolu hovoří zejména jeho nižší výhřevnost, což vede k větší spotřebě a k vyšším nárokům na jeho vyrobené množství. v USA nákladově a tudíž i cenově není konkurenčně schopný s klasickým benzinem. výroba je dotována a navíc chráněna proti nezemědělským výrobcům a zahraničním výrobcům a výrobě jiných biosložek.

95


V ČR by měla • • •

proběhnout diskuse o vhodnosti použití biokomponent – MPO, MZ, MŽP, MD vazby: výroba automobilů a produkce paliva, distribuce, zákazníci formulace priorit pro řešení a použití biokomponent

Tři možnosti využití ethanolu: 1. Přímý přídavek do automobilového benzinu do 5% objemových. Negativní vlastnosti lihu: vysoký tlak par, vysoká afinita k vodě, korosivní vlastnosti a odlučování lihu z benzinu. 2. Řešení je buď ve vhodném aditivu nebo v převedení lihu na ETBE. 3. Vytvoření směsi s 85 – 95% lihu. (úpravy motorů a vyšší spotřeba). Výroba biosložek bude záviset na: • • •

velikosti nákladů s ohledem na stanovení ceny. udržení určité cenové hladiny bude znamenat stanovení určitých ekonomických opatření. Zákon č. 353/2003 Sb.o spotřebních daních.

Vytvoření trhu biopaliv předpokládá: • • • • •

Přípravu petrolejářských podniků na užití biopaliv Rovné podmínky podnikání a nabídky na trhu pohonných hmot Ekonomická a daňová pravidla Technické normy pro všechna paliva používaná na trhu paliv Podmínky pro automobilový průmysl (konstrukce a výroba umožňující použití biopaliv a jejich směsí v definované kvalitě)

Systémový přístup musí bezpodmínečně zahrnout následující faktory: • • •

technické a technologické faktory (konstrukce a technologie dopravních prostředků, typ motorů, druhy paliv, rozsah oprav a údržba), ekonomické podmínky (tržní principy, finanční a daňová opatření), legislativní a regulační opatření (regulativní a normativní podmínky pro kontrolu emisí, technického stavu, kvality paliv).

Výsledky zkoušek různých koncentrací bioethanolu prováděné na motoru Š FABIA 1,4 l s výkonem 50 kW přinesly tyto závěry (pro tyto závěry byla využita technická zpráva Ústavu pro výzkum motorových vozidel „Použití lihobenzínových směsí k pohonu zážehových motorů“ z listopadu 2003 - grafy, dokládající následující závěry, jsou uvedeny v příloze 3. této zprávy): Zkoušky na brzdě: • nebyl vykázán žádný negativní vliv na výkonové parametry a na emise motoru • mírný vzestup ve spotřebě paliva závisející na vyšším podílu bioethanolu

96


Zkoušky na válcovém dynamometru: • do 15% bioethanolu bez podstatných vlivů na výkon a emise • vyšší koncentrace bioethanolu zvyšovaly emise oxidů dusíku (s ohledem na předpis EHK 83.05-II B s platností od letošního roku) • mírně zvýšená spotřeba paliva • potvrzena možnost použít koncentrace do 15% bioethanolu ve směsi s automobilovým benzinem BA95N. • nelze zobecnit pro kterýkoliv typ motoru • nutno provést zkoušky a ověřit u každého typu motoru • ověřit v dlouhodobém provozu Další úvahy by se měly ubírat syntézou tří oblastí byť každá z nich bude asi prosazovat své partikulární zájmy: • • •

využití domácích zdrojů, energetické přeměny od zdrojů po spotřebu energie problematika životního prostředí

Pokud bude uvažováno o využívání bioethanolu , případně jeho derivátů, jako možné náhrady ropy, je potřebné soustředit se na podstatné důvody, které vedou k využívání tohoto paliva. Historicky vzato, výroba ethanolu ze zemědělských produktů a jeho využití jako automobilového paliva není žádná novinka. V období před druhou světovou válkou to byly převážně agrární důvody jako motivace této výroby. Po ovládnutí energetického trhu ropou a zemním plynem výroba ethanolu se stala nerentabilní. Zájem energetický se objevil až v osmdesátých letech, kdy dochází ke zvýšení cen ropy. Tyto dva důvody se ovšem mohou z hlediska času přibližovat, ale i diametrálně rozcházet. K jejich sblížení může pomoci další důvod: ochrana životního prostředí, spolehlivost a bezpečnost dodávek klasických paliv a zejména soběstačnost. Pak sblížení energetického přístupu k využívání biopaliv a zemědělského energetického zdroje těchto paliv může vytvořit nadějný trh těchto paliv (Brazílie a USA). Podstatná ovšem zůstává situace na ropném trhu. V energetické bilanci je biopalivo pořád považováno za lokální zdroj. Pokud by náhrada tímto palivem činila 5%, pak jen v silně motorizované zemi jako je SRN by produkce bioethanolu byla kolem 50 milionů tun za rok. Docházíme k aktuálnímu problému, jak velké plochy zajistit pro nepotravinářskou výrobu a kolik věnovat na potravinářské účely i s ohledem na potravinářskou situaci v rozvojových zemí. Bude tedy zhodnocení zemědělské problematiky předmětem studie, kterou hodlají zpracovatelé této práce zadat zemědělským odborníkům. Následující etapa bude věnována analýze vodíkového hospodářství, zpracování případových studií (jedna věnovaná Francii je součástí této práce) a přípravě faktorů pro scénáře možností nasazování biopaliv. Z předchozího přehledu je zřejmé, že bude nutno vzít v úvahu řadu oblastí a faktorů, které ne vždy působí souhlasně.

97


Literatura: BABFO (2000): Emissions from Liquid Biofuels, BABFO, Velká Británie BLT (2000): The Introduction of Biodiesel as a Blending komponent to Diesel Fuel in Austria. Final Report of NTB-net Phase IV. Bundesanstalt für Landtechnik. Vídeň, březen 2000 Cionová, E., Kittel, H. (2004): Bioetanol jako komponenta automobilových paliv. Česká rafinérská, Kralupy nad Vltavou. Dostupné na stránkách ČAPPO (www.cappo.cz) ČAPPO (2004): Sborník z odborného semináře “Moderní pohonné hmoty a maziva pro motorová vozidla 2004“ ČAPPO (2004): Zápis z odborného semináře “Užití biopaliv v dopravě”. Dostupné na stránkách ČAPPO (www.cappo.cz) Delvaux, L. (2004) Promoting Biofuels in Energy Supply the European Legal Framework, EIA (1994): Alternatives to Traditional Transport Fuels: An Overview, U.S., Department of Energy EPA (2004): State Actions Banning MTBE. EPA, June 2004 IEA (2004): Biofuels for Transport. An international Perspective. International Energy Agency, 2004. European Environmental Law Review, March, pp 66-78 European Commission (2004) Communication from the Commission to the Council and the European Parliament – The share of renewable energy in the EU, COM(2004) 366 final European Commission (2004) Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the Economic and Social Committee and the Committee of the Regions on alternative fuels for road transportation and on set of measures to promote the use of biofuels, COM(2001) 547 final European Commission (2003) Proposal for a Council Regulation establishing common rules for direct support schemes under the common agricultural policy and support schemes for producers of certain crops, COM(2003) 23 final Gremlica, T. (2004) Přehled environmentálního práva ES, právní úpravy a technických norem v oblasti ochrany životního prostředí ČR, MŽP Praha Horák, P. - Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě, FD ČVUT 2004 IFEU (2004): CO2 Mitigation through Biofuels in the Transport Sector. Status and Perspectives. Main Report. Institute for energy and Envrionmental Research Heidelberg, srpen 2004

98


Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie, FCC Public 2004 Kutáček, S., Tvarůžková, J., Cholava, R., Šeďa, V., Adamec, V., Možnosti využití bioethanolu v dopravě, Doprava 2003/6 Munack (2003): Untersuchung von Biodiesel und seinen Gemischen mit fossilem Dieselkraftstoff auf limitierte Emissionen. Institut für Technologie und Biosystemtechnik. Braunschweig, 2003 NKÚ (2003) Finanční prostředky státu určené na podporu využití ekologických paliv získaných nepotravinářského využití zemědělské půdy, zpráva 02/18, Věstník Nejvyššího kontrolního úřadu, částka 3 NREL (2002): Issues Associated with the Use of Higher Ethanol Blends (E-17 – E-24). Technical Report, National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA, 2002 NREL (2003): NOx Solutions for Biodiesel. Final report. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA, 2003 NREL (2003a): The Effect of Biodiesel composition on Engine Emissions from a DDC Seies 60 Diesel engine. Final report. Report 2 in a series of 6. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA, 2003 Ministerstvo zemědělství ČR (2004) Zpráva pro Evropskou komisi k realizaci směrnice Evropského parlamentu a Rady 2003/30/ES z 8. května 2003 UVMZ (2003): Technická zpráva Použití lihobenzínových směsí k pohonu zážehových motorů. Závěrečná zpráva TECH – Z 27/2003, Ústav pro výzkum motorových vozidel, s.r.o., Praha, 2003 VUZT (2000): Využití bioetanolu v pohonných hmotách – podklady pro dotační titul MZe. Závěrečná zpráva funkčního úkolu. Výzkumný ústav zemědělské techniky, Praha, 2000 Internetové zdroje: EBB (European Biodiesel Board): http://www.ebb-eu.org/ ČAPPO (Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu): http://www.cappo.cz

99


SEZNAM TABULEK: Tab. 3.1 - Srovnání přepravních výkonů veřejné os. dopravy v letech 1995 – 2002................ 9 Tab. 3.2 - vývoj počtu osobních automobilů v ČR (1995 – 2002) .......................................... 9 Tab. 4.1 - Výfukové emise motorů Škoda ML 637NGS a ML637 podle EHK49 EUROIII .. 26 Tab. 4.2 - porovnání emisí z plynových vznětových motorů ................................................ 27 Tab. 4.3 - Návrh kvalitativních požadavků na bioplyn jako pohonné hmoty......................... 33 Tab. 4.4 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor……………32 Tab. 4.5 - Typické složení surového bioplynu pocházejícího z různých zařízení .................. 34 Tab. 4.6 - Přehled potenciálu bioplynu v ČR………………………………………………...34 Tab. 5.1 - Způsoby využití biomasy k energetickým účelům................................................ 37 Tab. 5.2 - Produkce emisí CO2 na osobu vybranými zeměmi v r. 1997 ................................ 37 Tab. 5.3 - Vhodnost aplikace jednotlivých způsobů konverze biomasy k energet. účelům.... 38 Tab. 5.4 - Zdroje energeticky využitelné biomasy................................................................ 39 Tab. 5.5 - Struktura zemědělského půdního fondu ČR ......................................................... 40 Tab. 5.6 - Předpokládaná struktura zemědělské půdy........................................................... 40 Tab. 5.7 - Produkce etanolu pro jednotlivé plodiny.............................................................. 41 Tab. 5.8 -Plán podílu (%) alternativních paliv na spotřebě motorových paliv v EU.............. 42 Tab. 5.9 - Produkce metylesterů mastných kyselin v Evropě v roce 2003 v tis. t .................. 42 Tab. 5.10 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor................. 42 Tab. 5.11 - Elementární složení a výhřevnosti m. nafty, řepkových metylest. a jejich směsí. 43 Tab. 5.12 - Ukazatele jakosti paliva metyleSTERY mastných kyselin podle normy jakosti ČSN EN 14214 ............................................................................................... 44 Tab. 5.13 - výrobní náklady na 1 litru bezvodého bioetanolu ............................................... 47 Tab. 5.14 - Povolený obsah oxigenátů v automobilových benzínech................................... 49 Tab. 5.15 - Výhřevnosti a hustota energie pro benzin, bioetanol, etyl-terc-butyléter (ETBE) a metyl-terc-butyléter (MTBE)........................................................................... 50 Tab. 5.16 - Elementární složení a výhřevnosti motorové nafty, řepkových metylesterů a jejich směsi.................................................................................................................. 50 Tab. 5.17 - Odhadovaná produkční kapacita výroby bionafty v EU-15, 2004...................... 52 Tab. 5.18 - Porovnání emisí bionafty z různých přírodních surovin ..................................... 54 Tab. 5.19 - Srovnání emisí nafty a bionafty během LCA..................................................... 55 Tab. 5.20 - Vlastnosti bioetanolu jako komponenty automobilového benzínu ...................... 56 Tab. 5.21 - Emise z ředění benzínu etanolem na mld. vozomílí........................................... 57 Tab. 5.22 - Relativní emise z Brazilského programu zavádění etanolu jako paliva .............. 57 Tab. 5.23 - Parametry etanolu a jiných látek v oboru tekutých paliv……………………….56 Tab. 5.24 - Emise celkového palivového cyklu z benzínu a z jeho náhražek.........................58 Tab. 5.25 - Srovnání emisí bionafty z řepky a bioetanolu z pšenice .................................... 59 Tab. 5.26 - Srovnání dopadů skleníkových plynů ............................................................... 60 Tab. 5.27 - Ceny produkce biopaliv ve Francii .................................................................... 62 Tab. 5.28 - Tržní situace pohonných hmot ve francii v roce 2002 (tis.tunách) ...................... 66 Tab. 6.1 - Fyzikální vlastnosti některých kapalných paliv na bázi uhlovodíku...................... 75 Tab. 7.1 - Vymezení pohonných hmot podle vyhlášky 229/2004 Sb .................................... 85 Tab. 7.2 - Spotřební daň z pohonných hmot (stav k 1.1.2005).............................................. 87 Tab. 7.3 - Výroba biopaliv v EU-25 (2003) ........................................................................ 90 Tab. 7.4 - Daňové úlevy pro bioethanol k 1.1. 2004 (v €/1000 l)......................................... 90 Tab. 7.5 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (1.část)....................... 91 Tab. 7.6 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (2.část)....................... 92

100


SEZNAM OBRÁZKŮ: Obr. 3.1 - Počet vozidel v České republice, Zdroj: CDV...................................................... 10 Obr. 3.2 - Energetická náročnost dopravy, Zdroj: CDV ....................................................... 11 Obr. 3.3 - Prodej pohonných hmot, Zdroj: CDV .................................................................. 12 Obr. 3.4 - Vývoj emisí vybraných látek v dopravě, Zdroj: CDV .......................................... 13 Obr. 3.5 - Produkce CO2 ………………………………………………………………………...13 ¨¨Obr. 3.6 - Emise oxidu uhelnatého, Zdroj: CDV ............................................................... 15 Obr. 4.1 - Počty vozidel na CNG na světě............................................................................ 24 Obr. 4.2 - Blokové schéma motoru ML 637 NGS ................................................................ 26 Obr. 4.3 - Ekobus výrobek firmy Nordlogistic ..................................................................... 28 Obr. 4.4 - Charakteristiky plynového motoru Cummins BG 230.......................................... 29 Obr. 4.5 - Autobus LAHTI 402/CZ-B.................................................................................. 30 Obr. 4.6 - Karosa City bus CNG.......................................................................................... 30 Obr. 4.7 - schéma zástavby vozidla na CNG........................................................................ 32 Obr. 5.1 - Blokové schéma výroby bioetanolu z obilovin (zdroj: Vogel-busch)................... 48

SEZNAM GRAFŮ: Graf č. 5.1 - Rozsah očekávaného snížení skleníkových plynů z biopaliv ............................ 51 Graf č. 5.2 - Vývoj prodeje bionafty v EU-15 (1998 – 2002) .............................................. 52 Graf č. 5.3 - Snížení emisí s rostoucí mírou ředění bionafty (Zdroj: IEA, 2004)................... 54 Graf č. 5.4 - Zemědělská produktivita biopaliva (hl/ha) ....................................................... 61 Graf č. 5.5 - Energetický obsah různých pohonných hmot (mJ/kg) ...................................... 62 Graf č. 5.6 – Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví bioetanolu (g CO2/ kilogram) ......... 63 Graf č. 5.7 - Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví oleje a EMHV ................................ 64 Graf č. 5.8 - Energie vrácená/energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví bioetanolu .. 65 Graf č. 5.9 - Energie vrácená/energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví oleji a MHV66 Graf č.5.10 - Etanol a francouzské benzínové exporty (v milionech hektolitrů) .................... 67 Graf č.5.11 - Rozdělení přidané hodnoty podle etap výroby bionafty................................... 69

101


EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE

Recommend Documents