Produkce energetické biomasy v širších souvislostech Ing.Vlasta Petříková, DrSc. CZ Biom – České sdruţení pro biomasu, Praha Kontakty -
[email protected], Tel. 233 356 940, 736 171 353
Význam biomasy • Přímý : obnovitelný zdroj energie • Zvláštní : přispívá k omezování nepříznivého vlivu skleníkových plynů, ke zvyšování teploty a k extrémním výkyvům počasí - Nepřímý : víceleté energetické plodiny přispívají k omezování vodní eroze a tím i k omezení škod po přívalových deštích
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
Obnovitelné zdroje energie (OZE) • Biomasa je nejdůležitější, protože zaujímá 70 – 75 % ze všech OZE • Ostatní zdroje, jako je voda, vítr, slunce i geothermální energie se v rámci OZE uplatňují celkem asi z 25 - 30 %.
Biomasa – fytomasa má 3 základní formy • Pevná - pro vytápění budov • Plynná – bioplyn, vznikající v bioplynových stanicích, zpravidla s následnou výrobou elektřiny • Tekutá – biolíh a bionafta využívaná jako biopaliva dopravní __________________________________ Odlišné formy biomasy či biopaliv je nezbytné důsledně rozlišovat !!!
Efekt vyuţívání biomasy Největší efekt má biomasa při vyuţívání přímo
v místě svého vzniku bez náročného transportu, coţ lze zajistit zejména při vytápění budov a pro výrobu bioplynu Cílené pěstování plodin pro biomasu pevnou a plynnou vyţaduje proto zvýšenou podporu oproti biopalivům dopravním Veřejnost bohuţel často vnímá biomasu jen jako biopaliva dopravní, pak vznikají mylné obavy a námitky, ţe energetická biomasa konkuruje potravinám
Zdroje biomasy • Zbytková a odpadní biomasa (sláma, dřevní a lesní odpady, apod.) • Cíleně pěstované energetické plodiny – jsou nezbytné: téměř z 50 % je dostatek biomasy třeba zajistit produkcí energetických plodin • V ČR mají význam především plodiny bylinného charakteru : v r. 2007 byly jejich osevní plochy více něž 1.800 ha. Plantáže rychle rostoucích dřevin zaujímaly plochu pouze kolem 150 ha.
Podpora produkce energetických rostlin •
Do r.2007 byly energetické plodiny pro pevnou biomasu podporovány z národních fondů ČR, na základě seznamu vybraných druhů. Tím se významně zvětšily jejich osevní plochy – téměř na 2.000 ha
•
Od r. 2008 byly národní dotace zrušeny, následkem toho se osevní plochy energetických plodin výrazně snížily, o více než 50 %. Tím se zásadně sníţil zdroj kategorie biomasy tzv. S1 – biomasa z cíleně pěstovaných plodin Dotace pouze z fondů EU, dle nařízení vlády č.80/2007 (tzv. uhlíkový kredit) nestačí, jsou velmi komplikované a pro pěstitele nevýznamné. Navíc od r.2010 není ani tato podpora Dotace z EU byly využívány především na velkoplošné pěstování plodin pro biopaliva dopravní (řepka pro bionaftu, obilí pro biolíh), pro biomasu pevnou, k vytápění se zpravidla nedostávalo
•
Pro pěstování energetických plodin k vytápění je nezbytné najít účelnou podporu a zajistit tak dostatek biomasy kategorie S1 !
Kvalita biomasy • Kategorie S1 je biomasa nejvyšší kvality, je zpravidla čistá s vysokou výhřevností i vyšší teplotou tavitelnosti popelů
• Odpadní či vedlejší produkty ze zemědělství, především sláma, makovina, kukuřičná vřetena po sklizni na zrno apod., způsobují mnohdy problémy při spalování – sklovatí a zalepují některé kotle, pokud nejsou na tento typ biomasy speciálně konstruované
Analýzy stanovil Ústav pro výzkum paliv Praha - Běchovice
Výběry energetických plodin • Od začátku devadesátých let byly sledovány pokusně různé druhy rostlin bylinného charakteru i polních plodin • Byly hodnoceny podle vlastností vhodných pro vytápění objektů a zejména podle výnosů suché hmoty • Výsledky byly průběžně publikovány, včetně výnosů. Mnohdy nebylo důsledně uváděno, že jde o výnosy z pokusů, které jsou vždy podstatně vyšší, než výnosy z provozu. Tím došlo mnohdy k nedorozumění : vyšší výnosy z pokusů neodpovídaly niţším výnosům z provozu, takţe energetické plodiny tak ztrácely bohuţel na věrohodnosti výsledků a nebylo vţdy snadné omyly vysvětlovat
Ukázka některých energetických plodin
Miscanthus –Německo, r. 2004
Muţák prorostlý
Jestřabina východní
Křídlatka Bohemica
Sléz vytrvalý - Sida
Šťovík krmný – Rumex OK 2 v prvních pokusech
Uplatnění energetických plodin • Pro praktické využití je nutné vybrané energetické plodiny ověřit v provoze a vypracovat jejich agrotechniku • Oficiální ověřování s podporou MZe začalo v r. 2005. Dosud byly ověřeny tyto druhy : Amarantus (laskavec), saflor (světlice barvířská), hořčice sareptská, saflor a vybrané druhy vysokých trav : psineček veliký, ovsík vyvýšený, sveřep bezbranný a lesknice (chrastice) rákosovitá. Nově je ověřován sléz vytrvalý – Sida • Od r. 2010 bylo v rámci úspor ověřování en. plodin přerušeno • Nejdelší dobu, od r.2000 je ověřován krmný šťovík – Rumex OK 2. V r. 2010 je tento porost jiţ jedenáctiletý. Potvrdila se tak proklamace šlechtitelů z Ukrajiny o jeho dlouhodobé vytrvalosti
Amarantus - laskavec
Vysoká vlhkost Amarantu vyţaduje dosoušení, nebo vymrznutí
Saflor – světlice barvířská lze pěstovat na semeno a slámu využít k vytápění
Hořčice sarpetská, není náročná, má význam též pro rozšíření pěstovaných zemědělských plodin a tím i biodiversity
Psineček veliký, ovsík vyvýšený jsou vhodné pro semenářské kultury slámu k vytápění jako fytopalivo
Sveřep bezbranný
Lesknice (chrastice) rákosovitá
Krmný šťovík – Rumex OK 2 má z energetických plodin největší význam • Výhody : je vytrvalý, každoročně brzy na jaře obrůstá, zabraňuje erozi půdy a má vhodné vlastnosti pro vytápění. • V poslední době se začíná využívat též jako kvalitní zelené krmení (nebo senáž), tedy k účelu, ke kterému byl původně vyšlechtěn, případně i jako přídavek do fermentoru, při výrobě bioplynu.
Krmný šťovík : 7.4.2009 desátý rok vegetace
Výhody víceletých a vytrvalých energetických plodin • Časné jarní obrůstání pozemku zapojeným porostem plně ochrání půdu před smyvem, tím zabrání vodní erozi a zmírní škody po povodních • Tyto plodiny nabývají velkého významu zvl.pro svažité pozemky,aktuálně po schválení novely zemědělského zákona : nyní je přípustné „širokořádkové“ plodiny pěstovat na svazích o sklonu pouze do 7 stupňů (dříve do 13 st.). Je to logické opatření, reakce na povodně 2009
Porost kukuřice po přívalovém dešti - 9.6.2009
Krmný šťovík pro vytápění sklizeň v plné zralosti, do 10.7.
Příklad vzorně ošetřovaného porostu krmného šťovíku. Výnosy suché biomasy : 9 – 10 t/ha
Kaţdoroční provzdušnění půdy zaručí úspěšné pěstování krmného šťovíku
Náklady na pěstování Rumexu OK 2 a na produkci biomasy lokalita náklady - Kč/ha na
výnos
náklady
ošetřování celkem t/ha Kč/t ______________________________________
1 500…...5.100.…….9,5……..71 2 3.552….5.387……..6,25…...836 3 0……..4.900…….3,25….1.516 4 487……4.435……..2,9…..1.529 ___________________________________
Zpracování biomasy na palivo . 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
Lisování rostlinných briket
Lisování šťovíkových briket pro zámek Jemniště
Nová koncepce vytápění zámku Jemniště – rostlinnými briketami
Topné pelety pro automatické přikládání
Bioplynové stanice BPS – zemědělského typu - zkušenosti • Výstavba BPS na bázi kukuřice se rychle rozšířila, hlavně v zahraničí. Technologie je dokonale propracovaná, proto se zkušenosti úspěšně využívají již také v ČR
• V posledním roce ale začínají být problémy : kukuřice je náročná plodina, pěstování je drahé • Problémy nastanou i v důsledku omezení porostů na svazích – viz novela zem. zákona
Plodiny pro zemědělské BPS Běţná travní hmota a další zeleň, včetně odpadní, vznikající při údrţbě parků, sadů apod. • Kukuřice – nejvíce vyuţívaná plodina, ale pro náročnost jejího pěstování lze doporučit hledání jiných druhů, alespoň jako doplněk • Předpokladem vhodné plodiny pro vznik bioplynu můţe být krmný šťovík – Rumex OK 2, 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
Senáţování 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. aţ 8. den 110 52 50 - 54 9 ____________________________________________________________________ 9. aţ 10. 150 69.5 69 - 70 9 3 ____________________________________________________________________ 11. aţ 23. 200 94 80 - 105 11,03 3,5 ____________________________________________________________________ 24. aţ 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 VÚŢV Praha Uhříněves 2008 Datum odběru 12.5. 20.5. senáţ 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 umoţňuje siláţování bez konzervantů !!!
Siláţní rozbor – šťovík + jílek stanovil VÚŢV 2008
• pH……………………………….4,20 • kyselina mléčná (%)………………………………2,60 • Kyselina octová……..……….0,41 • Kyselina propionová………..0,12 • kyselina máselná…..………...0,00
Vysoká kvalita zelené hmoty a senáţe krmného šťovíku Analýzy svědčí o jeho úspěšném využívání : - ke krmení hospodářských zvířat - i 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 5 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
Porost krmného šťovíku s příměsí jílku má i víceúčelové vyuţití : -sklizeň na zeleno - kvalitní píce - letní sklizeň suché hmoty jako pevné fytopalivo - podzimní sklizeň ke krmení, po letním obrůstání
Mladý porost šťovíku chutná lesní zvěři i hospodářským zvířatům Srnky na pastvě 20.4.2006
Pastevní porost v říjnu 2008 osmý rok po zasetí krmného šťovíku – Javornice v podhůří Orlických hor
Krmný šťovík s příměsí jílku jednoletého Proseč u Chrudimi, sklízený na zeleno 5x za rok
Pastva na podzimním porostu krmného šťovíku
Krmení ovcí šťovíkovou senáží z podzimního porostu
Senáž v balíkách pro krmení dojnic Dobrohošť u Dačic
Hodnocení kvality krmného šťovíku pro BPS zemědělského typu i pro krmení • Výsledky modelových testů svědčí o úspěšné moţnosti vyuţití krmného šťovíku – Rumex OK 2 pro vývin bioplynu • Nové výsledky přímo z provozu BPS tyto předběţné výsledky potvrzují, i kdyţ je lze zatím hodnotit jako dílčí a je třeba je dále ověřovat • Moţnost úspěšného uplatnění krmného šťovíku je dána jeho vysokou krmnou hodnotou, která byla potvrzena analýzami krmných hodnot ze vzorků zelené hmoty i šťovíkové senáţe • Výborné krmné hodnoty šťovíku – Rumex OK 2 jej klasifikují jako kvalitní pícninu. Proto se v poslední době začíná pěstovat uţ i u nás ke krmení, k čemuţ byl původně vyšlechtěn. Při jeho zkrmování byla zjištěna zvýšená uţitkovost dobytka
Souhrn a závěr Netradiční energetické plodiny vyuţívané pro vytápění budov mají zásadní důleţitost, proto je třeba hodnotit jejich význam komplexně : • 1.jsou přímým zdrojem obnovitelné energie • 2.víceleté a vytrvalé plodiny chrání půdu proti erozi a omezují škody po povodních • 3.rozšiřují sortiment pěstovaných plodin, tím posilují druhovou biodiversitu a přispívvají tak ke zlepšení ekologie krajiny • Biomasa z energetických plodin S1 je kvalitnější, než biomasa z odpadních a vedlejších produktů
Cílené pěstování energetických plodin proto vyţaduje zvýšenou pozornost a náleţitou podporu v zájmu zajištění dostatku kvalitní energetické biomasy i zlepšení ekologie
Děkuji za pozornost Ing.Vlasta Petříková, DrSc. CZ Biom – České sdruţení pro biomasu
Kontakt :
[email protected] Tel. : 233 356 940, mobil : 736 171 353
