VÚZT, v.v.i.
Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a udržitelná mobilita s certifikovanými biopalivy
SVB
Mezinárodní seminář Techagro 2016 Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a příspěvek udržitelných biopaliv pro jeho splnění Petr Jevič, Zdeňka Šedivá
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. VÚZT, v.v.i Praha
Sdružení pro výrobu bionafty SVB Praha
Brno, 7.4.2016 Brno, 2016
1
VÚZT, v.v.i.
Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a příspěvek udržitelných biopaliv pro jeho splnění
SVB
OBSAH • Výroba biopaliv v EU a podíly sklizňových ploch zemědělských plodin zpracovaných na biopaliva • Metody výpočtu a požadavky na podávání zpráv podle směrnice EP a RADY 98/70/ES o jakosti benzinu a motorové nafty • Možnosti snižování emisí GHG z pohonných hmot využitím alternativních paliv a udržitelných biopaliv • Optimalizace emisí GHG u udržitelných biopaliv
Brno, 2016
Brno, 215
2
4
Výroba bioethanolu u hlavních producentů v EU (hustota při 15 oC 777,8 kg/m3)
Brno, 2016
3
Výroba biopaliv a směsných motorových paliv v EU
• V roce 2014 byla celková produkce FAME/MEŘO cca 10,2 mil. tun, což je o téměř 9 % více než v roce 2013. • Ještě intenzivněji vzrostla výroba z cca 1,3 mil. tun v roce 2013 na cca 1,6 mil. tun v roce 2014.
Produkce FAME/MEŘO a HVO v EU v období 2007 – 2014 (v 1000 t) Belgie Dánsko Německo Anglie Francie Itálie Holandsko Rakousko Polsko Portugalsko Švédsko Slovinsko Slovensko Španělsko Česká republika Ostatní EU EU-27 HVO Celkem
2007 145 70 2 890 427 954 470 85 242 44 181 114 7 46 180 82
2008 277 98 2 600 282 1 763 668 83 250 170 169 145 8 105 221 75
2009 416 86 2 500 196 2 089 798 274 323 396 255 110 7 103 727 155
2010 350 76 2 350 154 1 996 799 382 337 371 318 130 21 113 841 198
2011 472 79 2 800 177 1 700 591 410 310 364 359 239 1 127 649 210
2012 291 109 2 600 246 1 900 287 382 264 592 299 352 6 110 472 173
2013 500 200 2 600 250 1 800 459 606 234 648 294 223 15 105 581 182
2014 600 200 3 000 350 1 850 400 650 240 692 310 180 0 101 750 219
6 129 6 129
7 321 7 321
8 888 8 888
8 981 8 981
548 9 036 404 9 440
660 8 743 1 201 9 944
712 9 409 1 325 10 734
682 10 224 1 620 11 844
Zdroj: F.O. Licht, UFOP 2015 Brno, 2016
4
Bilance výroby, vývozu, dovozu a uplatnění na trhu ČR FAME/MEŘO B100 a SMN B30 v období 2009 - 2015 2009 (t) Výroba FAME/MEŘO v ČR Dovoz FAME do ČR Vývoz FAME/MEŘO z ČR Hrubá spotřeba v ČR 3) MEŘO jako čistá pohonná hmota SMN B30 (obsahuje pouze MEŘO) Podíl ploch řepky olejky zpracované na MEŘO z celkových ploch 1) 2) 3)
2010 (t)
154 923 1) 197 988 1) 10 866 1) 21 707 1) 29 911 1) 35 232 1) 135 572 1) 184 188 1) 32,6 2)
25 150 2)
23 762 2) 105 960 2)
32,5 %
45,5 %
2011 (t)
2012 (t)
210 092 1) 172 729 1) 54 294 1) 78 314 1) 16 796 1) 6 703 1) 245 216 1) 242 267 1) 31 669 2)
56 312 2)
155 812 2) 131 023 2)
48,2 %
36,8 %
2013 (t)
2014 (t)
181 694 1) 219 316 1) 85 551 1) 118 278 1) 43 216 1) 35 221 1) 228 084 1) 300 413 1)
2015 (t)
Index 2015/2014
167 6461) 175 8391) 67 6231) 277 2681)
0,76 1,49 1,92 0,92
73 622 4)
108 4804)
1,47
124 125 2) 149 396 1)
135 1061)
0,90
34,0 %
0,94
63 467 2)
32,1%
36,0 %
Zdroj: MPO - Eng (MPO) 6-12 Zdroj: VÚZT & SVB s ohledem na účinnost získávání řepkového oleje a jeho reesterifikaci, řepka olejka 2,55 kg na 1 kg MEŘO Zdroj: ČSÚ Podíl MEŘO jako čisté pohonné hmoty na hrubé spotřebě FAME/MEŘO činil v roce 2014 24 % a v roce 2015 39,1 %.
Brno, 2016
5
Bilance bioethanolu v ČR v období 2009 - 2015
Výroba 1) Dovoz 1) Vývoz 1) Hrubá spotřeba 1) Dovoz bio-ETBE 1), 3) Spotřeba E85 Podíl ploch - cukrovky technické - pšenice - kukuřice na zrno zpracovaných na bioethanol z celkových ploch těchto plodin 1)
MPO - Eng (MPO) 6-12
Brno, 2016
2009 (t) 89 625 32 939 50 953 74 936 9 800 190 2)
2010 (t) 94 523 10 361 36 556 69 037 15 351 801 2)
21,2 % 2,7 % -
22,6 % 2,9 % -
2)
GŘ cel
Index 2011 2012 2013 2014 2015 2015/2014 (t) (t) (t) (t) (t) 54 412 102 195 104 488 104 112 104 715 1,00 35 696 5 184 1 979 37 352 42 062 1,13 7 378 16 644 17 475 22 812 31 066 1,36 78 961 89 592 86 432 119 042 124 268 1,04 13 969 10 970 10 530 6 100 6 250 1,02 5 450 2) 15 523 2) 21 486 2) 23 288 1) 12 329 1) 0,53
16,7 % -
3)
21,6 % 9,5 %
25,9 % 9,6 %
17,9 % 0,2 % 11,6 %
19,9 % 29,6 %
1,11 % 2,55 %
jen do automobilových benzinů určených na export
6
Povinnost snižování emisí skleníkových plynů z pohonných hmot do roku 2020 a příspěvek udržitelných biopaliv pro její splnění Směrnice Rady (EU) 2015/652 ze dne 20. dubna 2015, kterou se stanoví metody výpočtu a požadavky na podávání zpráv podle směrnice EP a Rady 98/70/ES o jakosti benzinu a motorové nafty: • definuje v článku 2 „emise z těžby“ jako veškeré emise GHG, k nimž dojde předtím, než se začne daná surovina zpracovávat v rafinerii nebo zpracovatelském zařízení, kde se vyrábí palivo. • specifikuje „základní normu pro paliva“. Základní norma pro paliva vychází z emisí GHG z fosilních paliv během jejich životního cyklu na jednotku energie v roce 2010. Intenzita emisí GHG jako základní norma pro paliva pro rok 2010 se stanovuje na 94,1 g CO2eq/MJ. • uvádí v příloze I, části 2, 5 také průměrné standardní hodnoty intenzity emisí GHG během životního cyklu u paliv jiných, než jsou biopaliva a elektřina. Pro benzin z konvenční ropy tato směrnice stanovuje váženou intenzitu emisí GHG během životního cyklu 93,3 g CO2eq/MJ.
Snížení emisí skleníkových plynů (GHG) využíváním CNG, LNG, LPG Palivo uvedené na trh
Benzin z konvenční ropy Motorová nafta nebo plynný olej z konvenční ropy Stlačený zemní plyn CNG Zkapalněný zemní plyn LNG Zkapalněný ropný plyn LPG
Vážená intenzita GHG během životního cyklu (g CO2eq/MJ) 93,3
Snížení/zvýšení emisí GHG oproti základní normě pro paliva 94,1 g CO2eq/MJ (%) 0,85
95,1
1,06
69,3 74,5 73,6
26,3 20,8 21,8
Použití těchto paliv by mělo také přispět ke snižování emisí GHG z pohonných hmot. Brno, 2016
7
Kvóty biopaliv a obnovitelné elektřiny pro dopravu s ohledem na kritéria udržitelnosti biopaliv1) a povinnost snižování emisí GHG z pohonných hmot2) v letech 2014 - 2020
2014 - 2016 2017 – 2019 3) 2020
Povinnost snižování emisí GHG o (%)
Minimální úspora emisí GHG u biopaliv (%)
Podíl biopaliv a obnovitelné elektřiny v dopravě na celkové spotřebě (% e.o.)
2
35 (60)
5,71 (3,33)
4?
50 (65)
8,00 (6,15)
6
60 (70)
10,00 (8,57)
1)
V souladu se směrnicemi RED a FQD a Nařízením vlády č. 351/2012 Sb., ze dne 3.10.2012 o kritériích udržitelnosti biopaliv 2) V souladu se směrnicí FQD a zákonem č. 201/2012 Sb., ze dne 2.5.2012, o ochraně ovzduší 3) V závislosti na novele zákona o ochraně ovzduší
Brno, 2016
8
Povinnost snižování emisí skleníkových plynů z pohonných hmot Rovněž Německo zavedlo od 1.1.2015 kvóty na snížení emisí GHG z pohonných hmot.
Brno, 2016
9
Současný stav a možnosti výroby biopaliv v EU ze zbytků biomasy a biogenních odpadů klasifikovaných podle revidovaných směrnic RED a FQD jako pokročilá nebo na které se nevztahuje 7% e.o. omezení určené pro konvenční paliva Instalované kapacity v tržně relevantní velikosti
Konverzní technologie
Výchozí surovina
FAME 2)
Transesterifikace
Parafinické motorové nafty z hydrogenace – HEFA 2)
Hydrogenační rafinace, hydrozpracování, izomerizace, metatheze
Odpadní rostlinné a živočišné oleje, resp. tuky kategorie I a II (WVAO) Odpadní rostlinné a živočišné oleje, resp. tuky kategorie I a II, estery, mastné kyseliny a podobné produkty (např. tálový olej)
Parafinické motorové nafty ze syntézy - Syntetická biopaliva BtL 1, 2)
Zplyňování, karbonizace, torrefakce, rychlá pyrolýza, hydrotermální karbonizace a jejich kombinace
Sláma, lignocelulózové zbytky a vláknina, kukuřičné klasy, plevy, biologicky rozložitelná část komunálních a průmyslových odpadů, technický surový glycerin, pryskyřice z tálového oleje
Bioethanol 1, 2)
Aerobní fermentace, destilace Anaerobní fermentace, úprava bioplynu na kvalitu methanu (CNG)
Sláma, lignocelulózové zbytky, celulózové podíly komunálních a průmyslových odpadů Kejda, hnůj, čistírenské kaly, biologicky rozložitelná část komunálních a průmyslových odpadů, technický surový glycerin, lihovarské výpalky
Biomethan 1, 2 )
již zavedené
možné zavedení do roku 2020
očekávané zavedení po roce 2020
ANO
ANO
ANO
ANO (v EU)
ANO
ANO
NE
NE
ANO
ANO (v EU)
ANO
ANO
ANO (v EU)
ANO
ANO
HEFA – Hydroprocessed Esters and Fatty Acids – hydrozpracované estery a mastné kyseliny WVAO – Waste Vegetable or Animal Oil – odpadní rostlinný nebo živočišný olej 1) Pokročilá biopaliva 2) Jejich energetický obsah se započítává 2x do 10% e.o. podílu OZE na celkové spotřebě energie v dopravě do roku 2020.
Brno, 2016
10
Výpočet snížení emisí GHG z pohonných hmot podle směrnice 2015/652 uplatněním udržitelných certifikovaných biopaliv vykazujících úsporu 62 % emisí GHG, poměr motorové nafty a motorového benzinu 70:30 – přimíchávání FAME/MEŘO 6,7 % V/V a bioethanolu 4,8 % V/V Množství (l) Motorová nafta ČSN EN 590 (2014) max. 7 % V/V (B7) 6,7 - 7,3 % V/V FAME - MEŘO ČSN EN 14214 (2014) Motorový benzin ČSN EN 228 (2013) max. 5 (E5) 4,8 – 5,2 % V/V Bioethanol ČSN EN 15376 (2011) Celkem pohonné hmoty Snížení emisí GHG
Výhřevnost (MJ/l)
Energetický obsah (MJ)
Emise GHG (g CO2/MJ)
Celkové emise GHG (g CO2eq)
140
130,62
36
5 040
4 702,32
95,10
479 304
447 190,63
-
9,38
33
0
309,54
31,84
0
9 855,75
60
57,12
32
1 920
1 827,84
93,30
179 136
170 537,47
-
2,88
21
0
60,48
31,84
0
1 925,68
200
200,00
-
6 960
6 900,18
91,23
658 440
627 509,53
Pro pohonné hmoty U=[(94,1-91,23) : 94,1] x 100 = 3,05 % Pro motorovou naftu s 6,7 % V/V FAME/ MEŘO: U=[(94,1-91,19) : 94,1] x 100 = 3,09 % Pro motorový benzin s 4,8 % V/V: U=[(94,1-91,33) : 94,1] x 100 = 2,94 %
Dosažení 4% snížení: vyšším podílem E10 vedle E5, E85, zavést B10, B100, B30, HVO/HEFA, (bio)CNG a dalším zvýšením úspor emisí GHG u všech biopaliv optimalizací v celém řetězci, CNG, LNG, LPG. Brno, 2016
11
Výpočet snížení emisí GHG z pohonných hmot podle směrnice 2015/652 uplatněním udržitelných certifikovaných biopaliv vykazujících úsporu 70 % emisí GHG, poměr motorové nafty a motorového benzinu 70:30 - přimíchávání FAME/MEŘO 6,7 % V/V a bioethanolu 4,8 % V/V Komponent pohonné hmoty Motorová nafta ČSN EN 590 (2014) max. 7 % V/V (B7) 6,7 - 7,3 % V/V FAME - MEŘO ČSN EN 14214 (2014) Motorový benzin ČSN EN 228 (2013) max. 5 (E5) 4,8 – 5,2 % V/V Bioethanol ČSN EN 15376 (2011) Celkem pohonné hmoty Snížení emisí GHG
Brno, 2016
Množství (l)
Výhřevnost (MJ/l)
Energetický obsah (MJ)
Emise GHG (g CO2/MJ)
Celkové emise GHG (g CO2eq)
140
130,62
36
5 040
4 702,32
95,1
479 304
447 190,63
-
9,38
33
0
309,54
25,14
0
7 781,84
60
57,12
32
1 920
1 827,84
93,3
179 136
170 537,47
-
2,88
21
0
60,48
25,14
0
1 520,47
200 200 6 960 6 900,18 90,87 658 440 627 030,41 Pro pohonné hmoty U=[(94,1-90,87) : 94,1] x 100 = 3,43 % Pro motorovou naftu s 6,7 % V/V FAME/ MEŘO: U=[(94,1-90,78) : 94,1] x 100 = 3,53 % Pro motorový benzin s 4,8 % V/V: U=[(94,1-91,12) : 94,1] x 100 = 3,17 %
12
Možná optimalizace emisí GHG pro bioethanol z cukrové řepy, zrna kukuřice a pšenice v g CO2eq/MJ v řetězci od pěstování, přes přepravu a distribuci, zpracování až do využití
Pěstování
eec
Přeprava a distribuce etd Zpracování ep CELKEM E Referenční fosilní palivo EF Úspory emisí GHG (%)
Brno, 2016
Cukrová řepa Standardní Emise GHG hodnoty emisí po GHG optimalizaci 12 11,6 (NUTS 2) 2 2 26 40
Bioethanol Zrno kukuřice Standardní Emise GHG hodnoty emisí po GHG optimalizaci 20 19,5 / 15 (NUTS 2) 2 2
21,4 / 13,4 35 / 27
21 43
Zrno pšenice Standardní Emise GHG hodnoty emisí po GHG optimalizaci 23 22,3 (NUTS 2) 2 2
14,5 / 12 36 / 29
30 / 19 / 1 55 / 44 / 26
8,7 / 1 33 / 25,3
83,8 52
58 / 68
49
57 / 65
34 / 47 / 69
61 / 70
13
Možná optimalizace emisí GHG pro methylestery řepkového a slunečnicového oleje (FAME) v g CO2eq/MJ v řetězci od pěstování, přes přepravu a distribuci, zpracování až do využití FAME Řepkové zrno Standardní hodnoty emisí GHG
Brno, 2016
Pěstování eec Přeprava a distribu etd
29 1
Zpracování ep CELKEM E Referenční fosilní palivo EF Úspory emisí GHG (%)
22 52
Slunečnicové zrno
Emise GHG po optimalizaci
Standardní hodnoty emisí GHG
23,2 (NUTS 2) 1 15 / 5 39,2 / 29,2 83,8 38
53 / 65
Emise GHG po optimalizaci
18 1
18 1
22 41
15 / 5 34 / 24
51
59 / 71
14
Možné optimalizace emisí GHG pro HVO/HEFA, FAME z WVAO a bioCNG v CO2eq/MJ v řetězci od pěstování, přes přepravu a distribuci, zpracování až do využití Parafinické motorové nafty z hydrogenační rafinace
eec
HVO
HEFA
18 – 30 1–5
0 1–5
FAME z WVAO
Bioplyn s kvalitou stlačeného zemního plynu bioCNG
0 1
Z biolog. rozlož. komunál. odpadu chlévské mrvy nebo kejdy 0 3–5
Energetické rostliny a travní porosty 9 – 13 3–5
Pěstování Přeprava a distribuce
etd
Zpracování
ep
7 – 10
8 – 10
9 – 13
8 – 14
8 – 14
Celkem E Referenční fosilní palivo EF
26 – 45
9 – 15
10 – 14
11 – 19
20 – 32
Úspory emisí GHG (%)
Brno, 2016
83,8 69 – 46
89 – 82
88 – 83
87 – 77
76 – 62
15
ZÁVĚR • Zastropování konvenčních biopaliv na 7 % e.o. přesto znamená oproti současnému stavu zvýšení jejich celkového objemu také v ČR. • Konvenční biopaliva certifikovaná na udržitelnost již dnes dosahují úsporu emisí GHG 60 %, 62 % a 68 % a běžně se s nimi obchoduje. • V oblasti automobilových benzinů se počítá s postupným zavedením paliva E10, což umožňuje zvýšení podílu biosložky v přepočtu až na 9,5 % objemových ethanolu. • U motorové nafty nelze očekávat, že by se současný limit pro přídavek FAME do motorové nafty v rámci závazné normy EN 590 zvýšil. Proto je možností pro pohon vznětových motorů využití paliva s přídavkem HVO/HEFA. • Hledají se různé možnosti zlepšení a optimalizace pěstování zemědělských plodin pro konvenční biopaliva. • Optimalizují se energetické vstupy v celém řetězci výroby biopaliv. • Přechází se na kombinovaný výpočet emisí GHG z biopaliv s využitím skutečných hodnot a v případě pěstování hodnot pro NUTS 2 regiony ČR a dalších zemí EU, schválené podle požadavků směrnice RED v roce 2011 Evropskou komisí. • Certifikace všech biopaliv je nutnou podmínkou jejich uplatnění na trhu s pohonnými hmotami. Nejen čeští výrobci biopaliv podléhají certifikaci, ale rovněž zahraniční společnosti s významnými úsporami CO2 vstupují na trh s kvótami na GHG. Certifikační systémy musí urychlit a organizovat školení odborné způsobilosti a upravit požadavky. • Obecně je třeba zajistit, aby srovnatelné hodnoty GHG, v závislosti na plodině nebo biomase jako surovině a odpovídající specifické technologii produkce biopaliv, byly skutečným výsledkem certifikačního procesu a předpokladem pro spravedlivou hospodářskou soutěž v budoucnosti. Brno, 2016
16
VÚZT, v.v.i.
Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a příspěvek udržitelných biopaliv pro jeho splnění
SVB
Děkuji za pozornost.
Kontaktní adresa: Petr Jevič Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Sdružení pro výrobu bionafty Drnovská 507, 161 01 Praha 6 tel.: +420-233022302, e-mail:
[email protected]
Brno, 2016
17
