Obnovitelné zdroje energie Biomasa Ing.Vlasta Petříková, DrSc. CZ Biom – České sdružení pro biomasu, Praha Kontakty -
[email protected], Tel. 233 356 940, 736 171 353
Význam obnovitelných zdrojů energie - OZE • šetří fosilní zdroje • omezují vznik skleníkových plynů • přispívají k omezování globálních změn klimatu a oteplování Země
Zvyšování průměrných teplot v ČR za 80 let : od r. 1920 do r. 2000 11,0 10,0
[oC]
průměrná teplota v dekádách
Průměrné roční teploty v ČR v jednotlivých desetiletích
9,0 8,0 7,0 6,0 192130
193140
194150
195160
196170
roky
197180
198190
19912000
Cíle pro využívání obnovitelných zdrojů energie Podíl OZE do r. 2010 2020 • EU 12 % 20 % • ČR 8% 13 % Podíl na kapalných biopalivech - EU 5,75 % 10 % ?
Formy obnovitelných zdrojů energie 2 hlavní skupiny : 1. Zdroje zajišťované technickým zařízením – větrné a vodní elektrárny, fotovoltaika, sluneční kolektory, tepelná čerpadla apod. 2. Biomasa a biologické procesy
Význam OZE podle formy vzniku • 1. OZE vznikající technickým zařízením mají význam převážně jako přímý zdroj energie – elektrické, tepelné • 2. Biomasa je rovněž přímým zdrojem energie, ale současně má řadu dalších přínosů pro přírodu a zemědělství
Význam biomasy pro energii • Biomasa má největší podíl na všech forem OZE, tj. 70 – 80 %. Na „technické“ OZE tak připadá jen cca 20 – 30 %. • Přesto se daří získávat energii technickým zařízením rychleji, protože je to způsob podstatně snazší, než zajišťování biomasy a následně i její zpracování procesy biotechnologickými
Podpora OZE • Jednotlivé formy OZE by měly být podporovány rovnoměrně a přiměřeně svému významu • Snazší technické formy jsou však někdy podporovány a tím i realizovány více, než složitější procesy při využívání biomasy • Příkladem z poslední doby je nebývalý rozmach fotovoltaických elektráren.
Regulace podpory OZE Příklad nevhodné regulace : nebývalý rozmach fotovoltaických elektráren vyvolal řadu nežádoucích problémů : -obtížná regulace v rozvodné síti -omezení vstupu elektřiny z ostatních forem do rozvodné sítě, např. z bioplynových stanic -nutnost změny zákona pro možnost regulace cen Energetickým regulačním úřadem. Novela zákona byla přijata 17.3.2010, v zájmu rovnoměrnějšího rozvoje OZE i z ostatních forem -významná ztráta zemědělské půdy, často úrodné ornice, což je vždy nežádoucí !!!
Fotovoltaická elektrárna
Význam biomasy- obecně • Přímý : obnovitelný zdroj energie • Nepřímý : biomasa je součástí zeleně v krajině. Přispívá tak k omezování koncentrace skleníkových plynů v ovzduší, ke zvyšování teploty, k extrémním výkyvům počasí i ke globálním změnám podnebí na Zemi
Zdroje biomasy • Dřevní a lesní odpady • Vedlejší produkty ze zemědělství, např. sláma obilovin, olejnin aj. plodin • Cíleně pěstované energetické rostliny, tradiční i méně známé: - polní plodiny, v r. 2007 - 1.800 ha - rychle rostoucí dřeviny (RRD)- 200 ha
Lesní štěpka
Balíky slámy
Význam energetických rostlin pro různá odvětví • Pro energii : přímý zdroj energie • Pro zemědělství : doplněk tradiční potravinářské produkce, které je nadbytek • Pro krajinu : víceleté a vytrvalé energetické plodiny přispívají k omezování vodní eroze a tím i k omezení škod po přívalových deštích – plně tak nahradí trvalé travní porosty • Pro ekologii : méně známé druhy rostlin rozšiřují biodiversitu, což přispívá k žádoucí přirozené stabilitě ekosystémů
Velké plochy obilí
Porost kukuřice po přívalovém dešti - 9.6.2009
Mladý porost krmného šťovíku chutná lesní zvěři i hospodářským zvířatům Srnky na pastvě 20.dubna
Hořčice sarpetská, není náročná, má význam též pro rozšíření pěstovaných zemědělských plodin a tím i biodiversity
Saflor – světlice barvířská lze pěstovat na semeno a slámu využít k vytápění
Mužák prorostlý
Sléz vytrvalý - Sida
Jestřabina východní
Psineček veliký, ovsík vyvýšený jsou vhodné pro semenářské kultury slámu k vytápění jako fytopalivo
Sveřep bezbranný
Lesknice (chrastice) rákosovitá
Krmný šťovík pro vytápění sklizeň v plné zralosti -10.7.
Příklad vzorně ošetřovaného porostu krmného šťovíku. Výnosy suché biomasy : 9 – 10 t/ha
Rychle rostoucí dřeviny • Rozšířené převážně v zahraničí – vhodné podmínky, hlavně mechanizovaná sklizeň • V ČR je nyní jen asi 300 ha, protože je pěstování náročné, zakládání porostů nákladné, zatím není v ČR vhodná mechanizace a rozšiřování výměry RRD je proto velmi pomalé
Porost rychle rostoucích dřevin
Biomasa – fytomasa má 3 základní formy • Pevná - pro vytápění budov • Plynná – bioplyn, vznikající v bioplynových stanicích, obvykle s následnou výrobou elektřiny • Kapalná – biolíh a bionafta využívaná jako biopaliva dopravní __________________________________ Odlišné formy biomasy či biopaliv je nezbytné důsledně rozlišovat !!!
Efekt využívání biomasy Největší efekt má biomasa při využívání přímo
v místě svého vzniku bez náročného transportu, což lze zajistit zejména při vytápění budov a pro výrobu bioplynu Cílené pěstování plodin pro biomasu pevnou a plynnou vyžaduje proto zvýšenou podporu oproti biopalivům dopravním Veřejnost bohužel často vnímá biomasu jen jako biopaliva dopravní, pak vznikají mylné obavy a námitky, že energetická biomasa konkuruje potravinám
Zpracování biomasy pro vytápění budov . Balíky – přímé spalování ve velkých kotelnách • Řezanka – přikládání obdobné jako štěpka • Rostlinné brikety - místo dřevěných polen • Pelety – pro automatické přikládání ve speciálních kamnech (i velkých kotelnách)
Stoh balíků z krmného šťovíku
Řezanka připravená pro přikládání šnekovým dopravníkem
Topné pelety pro automatické přikládání
Lisování rostlinných briket
Lisování šťovíkových briket pro zámek Jemniště
Nová koncepce vytápění zámku Jemniště – rostlinnými briketami
Forma plynné biomasy – bioplynové stanice (BPS) • V návaznosti na čistírny odpadních vod mají BPS především sanační funkci • Bioplynové stanice zemědělského typu – záměrná výroba bioplynu a následně elektřiny z pěstovaných plodin v kombinaci s organickým hnojivem (hnojem, kejdou)
Plodiny pro zemědělské BPS • Běžná travní hmota a další zeleň, včetně odpadní, vznikající při údržbě parků, sadů apod. • Kukuřice – nejvíce využívaná plodina, ale pro náročnost jejího pěstování lze doporučit i jiné druhy, alespoň jako doplněk • Předpokladem vhodné plodiny pro vznik bioplynu může být krmný šťovík původně vyšlechtěn jako kvalitní krmná plodina
Vývin bioplynu – kumulativní produkce s přídavkem kukuřice Kumulativní produkce bioplynu drcená kukuřice
350,0
300,0
litry na 1 kg sušiny
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14 den
15
16
17
100% kejda 100% digestát 20% kejda + 20% digestát+ 60% kukuřice 15% kejda + 15% digestát + 70% kukuřice 10% kejda + 10% digestát + 80% kukuřice
18
19
20
21
22
23
24
25
Vývin bioplynu – kumulativní produkce s přídavkem šťovíku Kumulativní produkce bioplynu drcený šťovík
350,0
300,0
litry na 1 kg sušiny
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
den 100% kejda 100% digestát 20% kejda + 20% digestát + 60% šťovík 15% kejda + 15% digestát + 70% šťovík 10% kejda + 10% digestát + 80% šťovík
18
19
20
21
22
23
24
25
Bioplynová stanice v podhůří Krkonoš, v sousedství golf. hřiště
Senážování krmného šťovíku pro bioplynovou stanici - Prosečné
BPS - 6.1.2009, 10. den v provozu + vak se šťovíkovou senáží
Kogenerační jednotka Schell
Souhrnné výsledky fermentace v BPS Prosečné • • • • • • • • • •
doba výkon fermentace kWh
vývin bioplynu v m3 / h
dávka substrátu v průměru t/den průměr rozsah od - do celkem z toho šťovík ____________________________________________________________________ 7. až 8. den 110 52 50 - 54 9 ____________________________________________________________________ 9. až 10. 150 69.5 69 - 70 9 3 ____________________________________________________________________ 11. až 23. 200 94 80 - 105 11,03 3,5 ____________________________________________________________________ 24. až 28. 250 118 108 - 136 12 1,8 ____________________________________________________________________
Jarní odběry zelené hmoty šťovíku z devítiletého porostu pro stanovení krmných hodnot v týdenních intervalech
24.4.08
23.5.08
Krmná hodnota šťovíku stanovil VÚŽV Praha Uhříněves 2008 Datum odběru 12.5. 20.5. senáž standard hodnoty ve šťovík šťovík pro srovnání 100 % sušině krmný + jílek vojtěška jílek ______________________________________________ • sušina 11,29 12,41 29,33 20,0 22,0 • NL 19,82 11,99 23,20 12,7 14,0 • vláknina 17,90 26,72 17,88 23,0 28,5 • cukry redukované 11,41 11,21 5,4 7,7 _______________________________________________ Vysoký obsah cukrů umožňuje silážování bez konzervantů !!!
Vysoká kvalita zelené hmoty a senáže krmného šťovíku Analýzy svědčí o jeho úspěšném využívání : - ke krmení hospodářských zvířat - oprávněný předpoklad využití při výrobě bioplynu. Zásadní podmínkou je jeho včasná sklizeň, optimálně již koncem dubna, aby dále spolehlivě obrůstal. Pak se může sklízet až 4 x do roka.Termín sklizně je ještě nutné spolehlivě vyzkoušet a dlohoudoběji ověřit - nejnovější zkušenost : mírný přísev jednoletého jílku zajistí rychlejší zapojení porostu, omezení plevelů a dřívější využití sklizené zelené hmoty
Pastevní porost v říjnu 2008 osmý rok po zasetí krmného šťovíku – Javornice v podhůří Orlických hor
Pastva na porostu krmného šťovíku po letní sklizni
Krmení ovcí šťovíkovou senáží z podzimního porostu
Krmný šťovík s příměsí jílku jednoletého na Chrudimsku, sklízený na zeleno 4x za rok
Senáž v balíkách pro krmení dojnic Dobrohošť u Dačic
Biopaliva kapalná – bionafta, biolíh • Zdrojem bionafty jsou olejniny, převážně řepka olejka • Pro výrobu biolíhu má největší efekt cukrová třtina, respektive její odpad při výrobě cukru, proto je nejrozšířenější např. v Brazilii – již od 70.tých let • V ČR je zdrojem pro biolíh hlavně obilí a cukrovka
Řepkové pole
Výhody – nevýhody biopaliv pro dopravu
• Biopaliva – pohonné hmoty jsou nejznámější formou využívání biomasy • V EU má být do r.2020 zajištěn 10 % podíl biomasy na spotřebě benzínu a nafty • Využívání biopaliv musí ale být „udržitelné“, proto se nyní zvažuje i nižší podíl biomasy na jejich výrobě • Náročná technologie vyžaduje koncentrovanou výrobu, což vyžaduje dovoz biomasy i ze vzdálených lokalit, tím se spotřebuje velký podíl vstupní energie na transport
Souhrn a obecné závěry • Biomasa je nejvýznamnější obnovitelný zdroj energie • Největší efekt má biomasa využívaná v místě své produkce, bez nákladného transportu, tj. pevná pro vytápění budov a pro výrobu bioplynu Méně efektivní využití biomasy je při výrobě biopaliv kapalných – bionafta, biolíh
Děkuji za pozornost Ing.Vlasta Petříková, DrSc. CZ Biom – České sdružení pro biomasu
Kontakt :
[email protected] Tel. : 233 356 940, mobil : 736 171 353
