UNIVERZITA PARDUBICE Dopravní fakulta Jana Pernera. Semestrální práce z předmětu Životní prostředí a doprava. Využití bioplynu v dopravě

UNIVERZITA PARDUBICE Dopravní fakulta Jana Pernera

Semestrální práce z předmětu Životní prostředí a doprava Využití bioplynu v dopravě

Ročník: první Školní rok: 2003/2004, 18.5.2004

Kamil Műller Studijní skupina: DMML 1

Prohlášení: Prohlašuji, že předložená práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracoval samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsem při zpracování čerpal, v práci řádně cituji. Souhlasím(e) se zveřejněním práce na webovém serveru Univerzity Pardubice. Anotace: Bioplyn se jako palivo v České republice příliš nepoužívá. Vzhledem k tomu, že je jeho škodlivost oproti benzínu a naftě menší, mělo by se o jeho zavedení jako paliva pro automobilovou dopravu uvažovat. Za hlavní problémy jeho rozšíření lze považovat prvotní investici do zařízení na jeho distribuci a nedostatečnou legislativní úpravu – chybějící norma, která by upravovala bioplyn jako palivo. Klíčová slova: – – – – –

bioplyn alternativní paliva pohon vozidla ekologizace dopravy biopalivo

2

Obsah 1. Úvod 2. Definice bioplynu 3. Výroba bioplynu 4. Složení bioplynu 5. Úprava bioplynu pro použití v dopravě 6. Hlavní používané metody čištění/obohacení bioplynu 6.1 Absorpce 6.2 Adsorpce 6.3 Membránová separace 6.3.1 vysokotlakové oddělení plynu s plynnou fází na obou stranách membrán 6.3.2 nízkotlakové kapalné absorpční oddělení plynu, kde kapalina absorbuje molekuly rozptýlením přes membránu 7. Potenciál využití bioplynu v dopravě 8. Přehled stávajících zařízení na výrobu bioplynu 9. Použití bioplynu k výrobě elektrické energie 10. Kvalitativní požadavky na bioplyn používaný v dopravě 10.1 Emise polutantů při využití bioplynu v dopravě 10.1.a CO2 10.1.b CO 10.1.c NOX 10.1.d PM 10.1.e Uhlovodíky (HC, VOC) 10.2 Hluková zátěž, výhody a nevýhody 11.Vozidla na bioplyn 12.Distribuce bioplynu pro dopravu 12.1. Distribuce bioplynu potrubím 12.1.a Technologie distribuce bioplynu do potrubní sítě “on-spec“ 12.1.b Technologie distribuce bioplynu do potrubní sítě “off-spec“ 12.2. Distribuce bioplynu nákladními vozy 13 Výhody a nevýhody mísení bioplynu se zemním plynem a použití bioplynu jako samostatného paliva 13.1 Výhody 13.2 Nevýhody 14 Využití bioplynu jako samostatného paliva 14.1 Výhody 14.2 Nevýhody 15. Legislativní rámec 16. Závěr 17. Přehled bioplynových zdrojů v České republice 18. Seznam použitých zkratek 19. Použité informační zdroje

3

5 6 6 6 6 7 7 8 8 8 8 8 10 12 12 13 14 14 14 14 14 15 15 16 16 16 16 18 18 18 19 19 19 19 19 20 21 23 24

1. Úvod Cílem této semestrální práce je analýza využití čištěného bioplynu jako pohonné hmoty pro dopravu v České republice. V porovnání s využitím bioplynu v jiných odvětvích průmyslu je jeho využití v dopravě velmi omezené. S tím souvisí obtížná dostupnost finančních zdrojů k tomu potřebných. Zkušenosti s využíváním bioplynu v dopravě jsou v České republice pouze okrajové. S provozem vozidel na stlačený zemní plyn (CNG) mají zkušenost někteří provozovatelé autobusové dopravy. V současné době však od tohoto paliva spíše upouštějí, a to především z důvodu ekonomického tlaku. Jako další důvod lze uvést, že v České republice chybí producenti bioplynu, kteří by ho na trh dodávali. V semestrální práci vycházím z následujícího schématu bioplynu (Schéma 1):

zdroje bioplynu analýza složení bioplynu vyhovuje

nevyhovuje

čištění bioplynu

distribuce bioplynu vlastní spotřeba emise Schéma 1: Využití bioplynu [1]

4

2. Definice bioplynu Bioplyn je směs plynů (hlavně metanu a oxidu uhličitého) vznikající anaerobním odbouráváním látek a je využívaná jako palivo. 3. Výroba bioplynu Bioplyn je vyráběn především v biomethanizačních reaktorech a čistírnách odpadních vod, část je získávána z řízených skládek odpadů. Bioplyn můžeme rozdělit: a) podle zdroje výroby na: → skládkový plyn (prosím o popis) → čistírenský plyn (prosím o popis) → zemědělský bioplyn (prosím o popis) → odpadní bioplyn (prosím o popis) b) podle jeho kvality na: → surový bioplyn → čištěný bioplyn 4. Složení bioplynu Složení bioplynu závisí na zdroji vstupní suroviny. Bioplyn vyprodukovaný anaerobními zařízeními nebo skládkami obsahuje metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2), malé množství sirovodíku (H2S) a amoniaku (NH3). Příležitostně je přítomno i stopové množství vodíku (H2), dusíku (N2), oxidu uhelnatého (CO), nasycených nebo halogenových uhlohydrátů a kyslíku (O2). Obvykle je míchaný plyn nasycen vodní parou a může obsahovat i pevné částice a křemík. Přehled jednotlivých komponentů surového bioplynu pocházejících z různých zařízení je uveden v tabulce. Složka

Koncentrace Bioplynové zařízení Zařízení odpadní vody

Skládka

metan

%

60 – 70

55 – 65

45 – 55

CO2 1

%

30 – 40

35 – 45

30 – 40

%

<1

<1

5 – 15

ppm

10 – 2000

10 – 40

50 – 300

dusík sirovodík

2

Tabulka 1: Typické složení neupraveného (surového) bioplynu pocházející z různých zařízení. [2]

5. Úprava bioplynu pro použití v dopravě Před použitím bioplynu jako paliva pro pohon vozidel, je nutno z něho odstranit oxid uhličitý, vodu a další složky (popsáno v odstavci “Složení bioplynu“). Upravený plyn je nutné zkomprimovat na vhodný tlak. Takto připravený plyn již lze dodávat do přímo do plnících stanic.

1

inertní plyn, který snižuje výhřevnou hodnotu bioplynu při spalování vytváří oxid siřičitý (SO2), který znečišťuje ovzduší a ve spojení s vodou má korozívní účinky. Sirovodík je extrémně reaktivní s většinou kovů a reaktivita je podmíněna koncentrací a tlakem, přítomností vody a zvýšenou teplotou. 2

5

K tomu, abychom mohli využívat bioplyn k pohonu vozidel, musí bioplyn podstoupit dva hlavní procesy, které obvykle probíhají současně. Je to: a) proces čištění – v tomto procesu jsou odstraněny stopové složky škodlivé pro síť zemního plynu a pro spotřebitele. Kromě odsíření je nutné plyn vysušit a zbavit ho dalších příměsí (CO2, N2 – odstranění dusíku je velmi nákladné). b) proces obohacení – v tomto procesu se přizpůsobuje výhřevná hodnota bioplynu, Wobbe index a další parametry nutné pro splnění podmínek jeho distribuce. (obohacení bioplynu spočívá ve zvýšení podílu metanu a snížení podílu CO2) Bioplyn, který je dodáván do sítě zemního plynu, musí být aromatizován. Tato aromatizace slouží ke snazší detekci v případě jeho úniku a může se provést například merkaptany v rozmezí koncentrace 5 -30 mg/m3. Toto všechno je podmínkou k čištění surového bioplynu za účelem jeho využití k pohonu vozidel. Tento bioplyn potom nesmí obsahovat vysoké hladiny dusíku a obsah metanu by měl být vyšší než 60 %. Z tohoto důvodu se skládkový plyn (viz. Tabulka 1) pro tyto účely nevyužívá. aplikace

H2S

odstranění složek – požadavky CO2

H2O

< 1000 ppm žádné požadavky žádné požadavky plynové topení (boiler) < 1000 ppm žádné požadavky ne kondenzace stacionární motor (CHP) 3 4 stanoveny požadavky doporučeno stanoveny požadavky5 pohon vozidel stanoveny požadavky stanoveny požadavky stanoveny požadavky potrubí zemního plynu Tabulka 2: Požadavky na odstranění plynných složek. [2]

6. Hlavní používané metody čištění/obohacení bioplynu 6.1 Absorpce Nejčastěji se používá k odstranění oxidu uhličitého a sirovodíku absorpce tlakovodní, protože tyto plyny jsou ve vodě rozpustnější než metan. Princip metody – neupravený plyn je stlačen (10 bar) a dodáván do spodní části věže, kde na něj protisměrně působí tlak vody s absorpční kapalinou (tlak vody (6 – 25 bar). Obohacený bioplyn vystupuje z horní části věže, kde je sušen. Voda použitá v absorpční věži může být regenerována a opětovně využita. Ztráty metanu použitím této metody dosahují hodnoty kolem 2 %. Při chemické absorpci reaguje plyn se složkou v kapalině (např. absorpce monoethanolamino – MEA). Tento přístup je značně nákladný.

3

K odstranění se obecně nejvíce používají dva způsoby – dávkování vzduchu/kyslíku do vyhnívání bioplynu a dávkování chloridu železitého do vyhnívacího kalu. 4 Odstranění oxidu uhličitého poskytuje stálou kvalitu plynu s respektováním energetické hodnoty. Existují 4 komerčně využívané metody (absorpce vodou, absorpce polyethylen glykolem, adsorpce síty uhlíkových molekul, membránová separace). 5 Nejběžněji používanou suchou metodou je chlazení v tepelných výměnících a adsorpce suchého činidla (silikagel, oxid hlinitý nebo oxid hořečnatý).

6

K odstranění sirovodíku se používá polyethylen glykol absorpce (použití rozpouštědla Selexol). (Př.: pokud by bioplyn na vstupu obsahoval 69 – 72 % metanu, 28 – 31 % CO2, o – 0,2 % dusíku a 0 – 15 ppm sirovodíku, na výstupu by obsahoval 95 – 98 % metanu, 2 – 5 % oxidu uhličitého a 0 – 0,5 % vzduchu. 6.2 Adsorpce Adsorpce využívá rozdílu v přilnavosti různých molekul k povrchu pevného materiálu. Nejběžnější adsorpční metoda je známá jako PSA metoda (Pressure Swing Adsorption).Tato metoda využívá aktivní uhlík nebo silikagel a je obvykle spojena s tlakovodní absorpcí. Ztráty metanu jsou použitím této metody menší než 2 %. 6.3 Membránová separace Membránová separace využívá vlastností molekul být přeneseny různou rychlostí přes vrstvu polymeru. Propustnost je přímou funkcí chemické rozpustnosti cílové složky v membráně. Existují 2 základní systémy čištění membránami: 6.3.1 Vysokotlakové oddělení plynu s plynnou fází na obou stranách membrány Samotné čištění probíhá ve třech stádiích: I. stlačený plyn (36 barů) je nejprve vyčištěn (např. na aktivním uhlíkovém loži) od uhlovodíků (halogenových) a sirovodíku II. následuje částicový filtr III. topení Odpadní plyn ze třetího stádia (a v části 2. stádia) je spalován nebo používán v parním boileru. Vyčištěný plyn je dále stlačen na 250 barů a skladován v ocelových válcích o různé kapacitě oddělené vysokými, středními a nízkými tlakovými náspy. 6.3.2 Nízkotlakové kapalné absorpční oddělení plynu, kde kapalina absorbuje molekuly rozptýlením přes membránu Mikroporézní hydrofobní membrána oddělující plynné části z kapalné fáze je hlavním prvkem, plynné částice jsou odstraněny hospodárně. Při teplotě od 25 do 35 °C je koncentrace sirovodíku v surovém plynu 2 % snížena na méně než 250 ppm. Jako absorbent se používá Coral nebo NaOH. Bioplyn je vyčištěn velmi efektivně z 55 % metanu (43 % oxidu uhličitého) na více než 96 % metanu. Jako doplňkové metody, která může být kombinována s jinou metodou čištění/obohacení, může být využito dodání LPG. Toto dodávání propanu může být spojeno s regulací kvality plynu společně s kvalitou potrubí, čímž lze eliminovat odchylky ve složení obohaceného bioplynu. Mezi hlavní výhody doplňkového dodávání propanu patří to, že hlavní obohacovací proces může pracovat s nižšími koncentracemi metanu. Znamená to tedy, že u některých obohacovacích procesů (např. membránovou separaci) lze dosáhnout vyšší hospodárnosti nebo metanových výnosů. Množství, které požadujeme při dodávání LPG, závisí na hlavním obohacovacím procesu, podmínkách potrubí, kvalitě bioplynu atd. Zápach a vlhkost plynu jsou největším problémem čistících technologií. 7. Potenciál využití bioplynu v dopravě Následující tabulka (Tabulka 3) uvádí přehled potenciálu bioplynu v České republice. Celkové hodnoty dostupného a ekonomického potenciálu jsou směrodatné pro realizace využití bioplynu v dopravě. Tabulka 3 nezahrnuje potenciál skládkového bioplynu,

7

ze skládek tuhého komunálního odpadu. Ten je zatím nepoužitelný pro potřeby dopravy. Tabulka rovněž nezahrnuje potenciál produkce z čistíren odpadních vod – ten je naopak pro využití v dopravě velmi důležitý. V ČR zatím neexistuje komplexní databáze produkce bioplynu v rámci čistíren odpadních vod. Tuto produkci bioplynu lze však odhadnout podle celkového objemu čištěné vody, produkce kalů a sušiny, nebo podle publikovaných údajů produkce bioplynu v jednotlivých čistírnách. Pokud použijeme druhou metodu, zjistíme, že se produkce bioplynu v čistírnách odpadních vod pohybuje v rozmezí 10 – 30 l / na obyvatele a den. Pokud zohledníme horní hranici, pak potenciál produkce bioplynu v čistírnách odpadních vod v České republice činí zhruba 100 000 tis. m3. V databázi produkce bioplynu v ČR je uvedeno 26 městských čistíren odpadních vod, které produkovaný bioplyn nějakým způsobem využívají. Nejčastěji bývá bioplyn využíván čistírnou k produkci tepla nebo kogeneraci tepla a elektřiny pro potřebu vlastních technologií (vyhřívání kalových nádrží, vytápění budov, atd.). Při nadprodukci bioplynu čistírnou je tento spalován bez energetického využití. Prosté spálení bioplynu zabezpečuje jeho chemickou přeměnu na oxid uhličitý, který je podstatně méně nebezpečný jako skleníkový6 plyn oxid uhličitý. potenciál produkce bioplynu

teoretický potenciál

materiál [tis. t] bioplyn [tis. m3] energie [PJ] energie[TWh]

dostupný potenciál

materiál [tis. t] bioplyn [tis. m3] energie [PJ] energie[TWh]

ekonomický potenciál

materiál [tis. t] bioplyn [tis. m3] energie [PJ] energie[TWh]

živočišný odpad

fytomasa

BRKO+BRPO

celkem

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

6 000 450 000 10 2,777 3 000 225 000 5 1,389 1 000 75 000 1,7 0,472

2 806 280 600 6 1,666 1 403 140 300 3 0,833 250 25 000 0,6 0,167

38 806 1 510 600 33 9,167 14 403 625 300 14 3,889 4 350 187 000 4 1,111

Tabulka 3: Přehled potenciálu bioplynu v České republice. [2] (Pozn.: výhřevnost surového bioplynu je podle obsahu metanu 20 – 26 MJ/m3, uvažovaná průměrná výhřevnost pak 22 MJ/m3.)

Stěží lze odhadnout potenciální nadprodukci čistírenského bioplynu, která by se dala využít k následnému čištění pro potřeby dopravy nebo dodávky do rozvodné sítě zemního plynu. V České republice je 145 měst s veřejnou městskou autobusovou dopravou, z toho má statut MHD 105 měst. V těchto městech lze autobusovou dopravu plynofikovat alespoň s částečným využitím bioplynu jako paliva. Některé dopravní podniky už k používání plynu jako paliva přistoupily. Jako palivo používají výhradně CNG nebo LPG (zkapalněný ropný plyn). Pokud by se plničky CNG pro autobusy hromadné dopravy stavěly tak, že by je mohly využívat osobní CNG automobily v rámci provozu individuální automobilové dopravy, tak by docházelo k významnému podnětu plynofikace individuální automobilové dopravy (IAD). 6

Metan je asi dvacetkrát účinnější skleníkový plyn než CO2.

8

V roce 2002 byla spotřeba energie v rámci autobusů MHD v ČR přibližně 10 PJ (Tabulka 4), což je asi 70 % dostupného potenciálu, respektive 250 % ekonomického potenciálu produkce bioplynu mimo potenciál čistíren odpadních vod (Tabulka 3). Pokud by byla dostatečná politická a ekonomická podpora, lze uvažovat o masové plynofikaci MHD a následném růstu možností využití bioplynu v dopravě. Tím by bylo dosaženo i částečného zlepšení ovzduší ve městech vzhledem k provozu autobusů používajících jako palivo čištěný bioplyn. Mezi významné výhody čištěného bioplynu jako paliva patří i fakt, že se dá v libovolném poměru mísit se zemním plynem, protože má prakticky stejné složení. Z toho plyne, že bioplyn nevyžaduje výstavbu speciální transportní a plnící infrastruktury. S využitím stávající sítě NG a plnících stanic CNG je technologickým omezením využití bioplynu v dopravě pouze rozvoj plynofikace dopravy jako takové. V dopravě by se dalo využívat i směsného paliva bioplyn – zemní plyn (podobně jako je bionafta či etanolový benzín). Mícháním bioplynu s kvalitním zemním plynem ve vhodném poměru lze do jisté míry řešit možné nedostatky při čištění a obohacování surového bioplynu. druh dopravy silniční celkem IAD silniční veřejná silniční nákladní MHD – autobusy

rok 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

98 51 16 23 7

82 45 12 20 6

95 55 11 23 6

95 60 9 21 6

107 67 7 28 5

119 69 8 36 6

138 77 8 45 7

148 80 8 53 7

142 77 12 46 8

154 85 11 50 8

160 83 13 55 9

171 86 15 59 10

172 87 15 61 10

Tabulka 4: Energetická náročnost dopravy – hodnoty uvedeny v PJ. [2]

8. Přehled stávajících zařízení na výrobu bioplynu Pro vývin bioplynu jsou hlavním zdrojem především odpady ze živočišné výroby (kejda a hnůj), ale také rostlinná biomasa z údržby trvalých travních porostů a cíleně pěstovaných zemědělských plodin. Přes 200 tisíc tun materiálu ročně a zhruba 6 milionů m3 bioplynu ročně zpracovává v současné době v ČR 10 bioplynových stanic. Zároveň je v různém stádiu přípravy asi 11 dalších konkrétních projektů na anaerobní zpracování biologických materiálů, zejména pak živočišného odpadu (prasečí kejdy, drůbežího trusu, komunálního a zemědělského bioodpadu). Pokud by se ročně zpracovávalo cca 120 tisíc tun materiálu (což odpovídá asi 4,5 milionu m3 bioplynu), měla by být výroba užitečné energie být na úrovni 14 GWh elektrické energie a 23 TJ tepla. V zemědělských podnicích má využívání bioplynu relativně dlouhou tradici7. Zkušenosti s výstavbou bioplynových stanic (uvedených do provozu v 80. a 90. letech) jsou velmi cenné a dají se tak využít pro přípravu dlouhodobého programu podpory využití bioplynu. Z těchto skutečností vyplývá, že za níže navržených opatření je možné a žádoucí vyšší využití bioplynu v ČR.Technologie potřebnou k zajištění využití bioplynu je možné zcela zabezpečit z tuzemských komponent. Pro rozvoj a šíření bioplynových technologií je základní překážkou jejich vysoká pořizovací cena, zapříčiněná absencí sériové výroby některých komponent a s tím spojené vysoké výrobní náklady na jednotku vyprodukované energie náročné bezpečnostní opatření . Ty jsou hlavně u malých a středních bioplynových stanic a zabraňují tak jejich možnému rozšíření.

7

Dodnes je v provozu jedna z prvních a zároveň největších evropských bioplynových stanic v Třeboni.

9

Pro energetické využití bioplynu lze použít několik typů technologií, z nichž k nejjednodušším patří zařízení na spalování bioplynu. Dále jde o upravené vznětové i zážehové motory a plynové turbíny. Nejmodernější a prozatím neuvažovaná technologie je využití vyčištěného bioplynu pro použití v palivovém článku pro přímou transformaci na elektrický proud a teplo – bez spalování (uvedena pouze informativně). Plynové turbíny se hodí pouze pro velké výkony (od 600 až 700 kW výše), výhodou je jejich snadné uvedení do provozu. Při výrobě elektrické energie mohou plynové turbíny dosahovat účinnosti 22 – 25 %, dalších 35 % energie z tepla spalin se využije k výrobě horké vody. Dvoupalivové motory jsou Dieselovy (vznětové) motory upravené pro pohon bioplynem, pohonná směs se u nich zapaluje vstřikováním nafty. Podíl energie, který je nutné dodávat v naftě, je 10 – 12 %. Mnoho zahraničních firem vyrábí dvoupalivové motory moderní konstrukce. Ty umožňují využívat teplo spalin a jsou vždy spojeny s generátorem elektrického proudu. Jejich celková energetická účinnost je 80 – 85 %. Výkony těchto stanic jsou odstupňovány až do 700 kW. Adaptované malé zážehové motory na stacionární jsou určeny k malým výkonům (jako nejúčinnější se uvádí zařízení FIAT TOTEM s celkovou účinností 31 %). Další možností při výrobě elektrické energie z bioplynu (též ze zemního plynu i LPG) jsou vznětové motory přestavěné na motory zážehové. U malých bioplynových stanic jsou potřebné relativně malé zážehové motory. Tento způsob řešení plynového agregátu je výhodný, protože umožňuje dosáhnout vyššího procenta konverze energie v bioplynu na elektrickou energii, než je tomu u zážehových motorů konstruovaných na spalování benzínu (takto upravené motory se v zahraničí vyrábějí až do výkonu 800 kW). V ČR byl vyvinut první agregát na výrobu elektrické energie v roce 1982 v ČKD Hořovice. Záměrem byla jen výroba motorů pro bioplynové stanice, ale postupným zájmem o využití plynových stanic pro tepelnou energii se začala výroba ubírat tímto směrem. Soustrojí s plynovými motory jsou součástí stabilních kogeneračních jednotek a kontejnerových kogeneračních jednotek. Nouzová elektrická zdrojová soustrojí doplňují řadu výrobků. Stabilní kogenerační jednotky se umísťují do strojoven. Součástí kogenerační jednotky je soustava výměníků tepla. Ty mohou být buď typu voda-voda (umožňují zužitkovat tepelnou energii z chlazení motoru a motorového oleje) nebo typu spaliny-voda (umožňují využít energii horkých spalin). Soustrojí GEB mohou být provozována na zemní plyn, ale také především na různé druhy bioplynu se standardním otopným systémem (s tepelným spádem 90°C/70°C). Variabilnost provedení je různá a to dle konkrétních požadavků zákazníka. GEB mohou pracovat v nepřetržitém provozu na jmenovitý výkon, vykrývat špičky, pracovat paralelně s veřejnou elektrickou sítí, atd. Kontejnerové kogenerační jednotky umožňují částečnou mobilitu, poměrně rychlou a jednoduchou instalaci na místě a jejich nároky na prostor a stavební úpravy jsou minimální. Znamená to tedy, že tam kde je obtížné postavit strojovnu pro kogenerační jednotky, je to řešení výhodné. Kontejnerové kogenerační jednotky (KKJ) jsou stabilní kogenerační jednotky instalované do kontejneru. Díky možnosti odhlučnění kontejnerů je možné je instalovat i místech, kde jsou kladeny nároky na zaručenou hladinu hlučnosti.

10

9. Použití bioplynu k výrobě elektrické energie Při záměru využívat bioplyn k výrobě elektrické energie je nutné uvědomit si, že nové i již existující zdroje bioplynu jsou značně rozptýleny a jsou většinou malé. V ČR jsou v provozu anaerobní reaktory na zpracování kalů téměř ve 100 čistírnách odpadních vod u větších měst, ale pouze 30 z nich přesahuje svojí denní produkcí bioplynu 1000 m3 za den. Jako vhodné, při uvažované výstavbě bioplynových stanic u objektů živočišné výroby, je uvažovat o výstavbě zařízení s produkcí bioplynu nad 1500 m3 za den. Tím je limitovaná “optimální“ velikost zařízení na výrobu elektrické energie. Výrobu elektrické energie z bioplynu lze zajistit v plynových turbínách, dvoupalivových vznětových motorech nebo v zážehových motorech upravených na pohon plynem nebo překonstruovaných motorů vznětových na zážehové. 10. Kvalitativní požadavky na bioplyn používaný v dopravě Kvalita ovzduší a její negativní ovlivňování provozem motorových vozidel je fenomén, který určuje jak skladbu, tak hlavně kvalitu motorových paliv. Cílem je automobil, který má nízkou spotřebu paliva, maximálně využívá svoji energii a je vybaven katalyzátorem na redukci obsahu téměř všech škodlivin z výfukových plynů. Vzhledem k tomu, že Česká republika je členem Evropské komise pro standardizaci (CEN), lze konstatovat, že nebude nutné, se vstupem ČR do Evropské unie, nic měnit v oblasti kvalitativních předpisů pro motorová paliva. Platné ČSN EN plně odpovídají schváleným evropským normám a zaručují tak naprostou shodnost kvalitativních a užitných vlastností výrobků. Požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší stanovuje Vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 357/2002 Sb. ze dne 11. července 2002. Tato vyhláška se nevztahuje na kvalitu pohonných hmot motorových vozidel. Tu upravuje Vyhláška Ministerstva průmyslu a obchodu č. 227/2001 S. ze dne 22. června 2001. Ta stanovuje požadavky na pohonné hmoty vozidel na pozemních komunikacích a způsob, jakým se sleduje a monitoruje jejich jakost. Vyhláška vymezuje následující druhy pohonných hmot: – – – – – –

motorový benzín motorovou naftu biopalivo (methylestery řepkového oleje) směsné palivo (směsi biopaliva s ropnými složkami obsahující více než 30 hmotnostních procent biopaliv) zkapalněné ropné plyny (LPG) stlačený zemní plyn (CNG)

Z toho vyplývá, že bioplyn jako palivo pro pohon motorových vozidel není ve Vyhlášce 227/2001 Sb. zapracován a požadavky na jeho jakostní parametry lze pouze odvozovat (bez legislativní podpory) z všeobecně předpokládaného požadavku na jeho bezproblémovou aplikaci ve vozidlech provozovávaných na zemní plyn. Dle této vyhlášky je požadovaná jakost stlačeného zemního plynu splněna, odpovídá-li jakost CNG příslušné české technické normě. Tou je v současné době ČSN 38 6110 – Zemní plyn. Následující tabulka (Tabulka 5) uvádí přehled technických požadavků. Uváděné hodnoty jsou vztaženy na objem při teplotě 0°C, tlaku 101,325 kPa a relativní vlhkosti ϕ = 0.

11

požadavek výhřevnost objemová metan sirovodík (H2S) veškerá síra ethan propan a vyšší uhlovodíky kyslík inerty rosný bod při tlaku 4 MPa

jednotka 3

MJ/m obj. % mg/m3 mg/m3 obj. % obj. % obj. % obj. % µm

hodnota

min. 35,7 min. 85 max. 7 max. 100 max. 5 max. 7 max. 0,02 max. 7 max. -7

Tabulka 5: Výtah z ČSN 38 6110 – Zemní plyn. [1]

Skutečné složení zemního plynu dodávaného v Ř se vyznačuje výrazně příznivějšími hodnotami, než povoluje norma – např. typický obsah metanu je cca 85 %. S využitím surového bioplynu jako pohonem pro silniční vozidla neexistují prakticky v současné době žádné zkušenosti. Při spalování surového bioplynu s nižším obsahem metanu a vyšším obsahem příměsí nastávají následující negativní účinky: – snížení výkonu (klesá s obsahem metanu – lineárně) – zvýšení emisí znečišťujících látek ve spalinách (závislé na ložení příměsí) – možné vyšší opotřebení motoru. 10.1 Emise polutantů při využití bioplynu v dopravě Metan (bioplyn, zemní plyn) i alkoholy jsou výbornými palivy pro zážehové Ottovy motory. Při použití bioplynu a zemního plynu v Ottových motorech místo v Dieselových motorech lze dosáhnout až o 15 % vyššího využití specifické energie. Údaje o emisích z různých druhů paliv se od sebe liší (údaje závisí na zdroji). I přes tuto (často) značnou rozdílnost v hodnotách emisí, je zřejmé, že vozidla poháněná bioplynem nebo zemním plynem, jsou z hlediska emisí pro životní prostředí mnohem příznivější, než vozidla spalující naftu nebo benzín. Nastavení spalovacího motoru má velký vliv na úroveň emisí. Pokud je motor vyroben a nastaven přímo na použití plynných paliv (LPG, CNG, bioplyn), jsou jeho emise škodlivých látek do ovzduší velmi malé. Jde-li o motor dvoupalivový (benzín/bioplyn), jsou emise ze spalovaného paliva vyšší. Další okolnost, která přímo ovlivňuje hodnotu emisí je katalyzátor. Pokud se použije třícestný, jsou emise hlavních polutantů asi desetkrát nižší. U starších vozidel jde zavedením pohonu na plynná paliva dosáhnout významné redukce emisí polutantů. U novějších motorů, splňujících nejnovější emisní normy, je toto snížení emisí menší. Z toho je patrné, že rozdíl v emisích polutantů ze spalování bioplynu a benzínu nebo motorové nafty se postupným zaváděním technologicky vyspělejších dieselových a benzínových motorů a katalyzátorů stírá. V následujících odstavcích jsou uvedeny podrobnější informace o emisních poměrech spalovaní bioplynu ve srovnání s jinými palivy v dopravě podle jednotlivých polutantů.

12

10.1.a CO2 Při spalovaní bioplynu se v porovnání s motorovou naftou uvolňuje asi o 15 – 30 % méně oxidu uhličitého. Vzhledem ke srovnatelnému složení bioplynu a zemního plynu jsou emise CO2 při spalování těchto dvou paliv srovnatelné. Rozdíl nastane při srovnání tzv. fosilního oxidu uhličitého – tedy oxidu uhličitého pocházejícího z fosilních paliv. Zatímco se při spalování bioplynu neuvolňuje žádný, při spalování zemního plynu je veškerý uvolněný CO2 fosilní. Emise CO2 při spalování bioplynu mají nulový efekt na globální změnu klimatu, neboť jsou součástí koloběhu CO2 v prostředí a nezvyšují jeho celkový objem v atmosféře. 10.1.b CO Emise oxidu uhelnatého jsou při spalování bioplynu asi o 80 % nižší, než při spalování motorové nafty. Ve srovnání se spalováním benzínu u lehkých vozidel jsou též asi o 80 % nižší. Rovněž ve srovnání se spalováním metanolu, etanolu, metylesteru řepkového oleje a dimetylesteru jsou emise ze spalování bioplynu nejméně o 80 % nižší (výraznější rozdíl je u lehkých vozidel). Vzájemně srovnatelné jsou pouze emise ze spalování bioplynu, zemního plynu a LPG. 10.1.c NOX Emise oxidů dusíku jsou při používání bioplynu jako paliva ve vozidlech (těžkých) asi o 70 až 80 % nižší, než při spalování motorové nafty nebo metylesteru řepkového oleje. Ve srovnání s emisemi ze spalování metanolu jsou o 25 – 35 % nižší, ve srovnání spalování etanolu pak o 50 %. U lehkých vozidel se uvádí snížení oproti spalování benzínu o 50 %, oproti spalování motorové nafty či metylesteru řepkového oleje dokonce o 90 %. Srovnatelné jsou emise z bioplynu, zemního plynu a LPG. U lehkých vozidel jsou na úrovni emisí z bioplynu též emise z etanolu a metanolu. 10.1.d PM Emise pevných částic jsou při používání bioplynu nižší oproti spalování motorové nafty u těžkých vozidel a autobusů o 80 – 100 %. Je-li u těžkých vozidel instalován kromě katalyzátoru i částicový filtr, jsou emise částic z motorové nafty či metylesteru řepkového oleje srovnatelné s emisemi z bioplynu. Stejně tak srovnatelné jsou u těžkých vozidel s emisemi z bioplynu emise ze zemního plynu, LPG, etanolu a metanolu. U lehkých vozidel jsou emise ze spalování bioplynu oproti spalování benzínu asi o 50 % nižší, oproti spalování motorové nafty či metylesteru řepkového oleje asi o 85 – 90 % nižší. Srovnatelné u lehkých vozidel jsou emise spalování bioplynu, zemního plynu, LPG a etanolu. Emise PM z metanolu jsou ještě nižší, než u spalování bioplynu. 10.1.e Uhlovodíky (HC, VOC) Údaje u uhlovodíků se značně liší. Obecně pak emise z bioplynu nepřesahují emisní limity. Ve srovnání s emisemi ze spalování motorové nafty, metylesteru řepkového oleje a dimetylesteru u těžkých vozidel, jsou emise z bioplynu čtyř- až pětinásobné (o 400 – 500 %). U autobusů se rozdíl pohybuje od cca zvýšení o 240 % po snížení o asi 10 %. Srovnatelné jsou u těžkých vozidel emise uhlovodíků ze spalování bioplynu, CNG a LPG. U lehkých vozidel jsou navíc srovnatelné též emise ze spalování motorové nafty a metylesteru řepkového oleje (podle jiných zdrojů jsou emise uhlovodíků z těchto paliv až o 50 % nižší). Emise z bioplynu jsou u lehkých vozidel o 40 – 90 % nižší než u benzínu. Oproti etanolu jsou u lehkých vozidel emise z bioplynu o cca 20 % nižší. Oproti metanolu jsou dokonce až o 50 – 90 % nižší.

13

10.2 Hluková zátěž, výhody a nevýhody Zkušenosti s motory na CNG hovoří o jejich menších vibracích a nižší úrovni vydávaného hluku. Tato úroveň je vně plynových vozidel o 50 % nižší a uvnitř vozidel je o 60 – 70 % nižší (konkrétně u autobusů). Nevýhodou je při používání bioplynu to, že dochází k mírnému snížení výkonu motoru. Jakou výhodu lze uvést zvýšení točivého momentu motoru. 11. Vozidla na bioplyn Je-li motor vozidla vyroben přímo pro pohon plynem a je-li na dostatečně technologicky vyspělý, tak lze ovlivnit jeho výkon. Při jeho přepínání mezi benzínem a plynem lze očekávat snížení výkonu motoru. Při přepnutí na plynový pohon poklesne jeho výkon asi o 10 %. Jestliže je motor vyroben pro provoz na plyn, je pokles výkonu méně patrný (v některých případech dokonce může dojít ke zvýšení výkonu). Snížení výkonu motoru potvrzují i zkušenosti provozovatelů vozidel na CNG v ČR. Pokud jde o dvoupalivový motor, tzv. bifuel (Obrázek 1), či původně benzínový motor adaptovaný na plynový pohon, nevyužije se plně velká odolnost metanu proti klepání. Je-li motor vyroben přímo pro plynový pohon, lze potom zvyšovat kompresní poměr, upravit načasování válců a zapalování, čímž se do značné míry zredukuje ztráta výkonu motoru.

Obrázek 1: Dvoupalivový motor – průřez vozidlem VOLVO S60. [5]

Pokles výkonu při přepnutí motoru na plynový, neovlivňuje použitelnost vozidla. Je zachován dostatečný výkon pro normální provoz – to platí zvláště u větších motorů. Spotřeba paliva je téměř shodná jak při provozu na plyn, tak při provozu na benzín. Vozidlo na plyn je obecně o něco těžší, než vozidlo na benzín, ale spalování plynu je energeticky efektivnější. To snižuje efekt větší hmotnosti vozidla (např. u vozidla HONDA CIVIC na CNG se udává asi 6 % zvýšení spotřeby paliva). Zvýšení spotřeby paliva v závislosti na posuzovaném vozidle se potom pohybuje v rozmezí 0 – 10 %. Nahrazení benzínu stlačeným zemním plynem nebo bioplynem u lehkých vozidel vede ke snížení emisí oxidu uhličitého asi o 20 %. Emise CO2 při výrobě a distribuci bioplynu, popř. zemního plynu jsou výrazně nižší než emise CO2 z výroby benzínu a motorové nafty. Pro srovnání je uvedena tabulka (Tabulka 6) se základními parametry vybraných autobusů, dostupných na českém trhu 14

typ

Karosa B 931

Škoda LAHTI

Citybus

Karosa B 931 E

Citybus

PHM cena [Kč] (leden 2000) životnost [let] přepravní kapacita hmotnost [kg] dojezd [km] doba plnění [min] výkon kW při 2000 ot./min

CNG 3 830 000 10 85 18 000 250 12 – 17 175

CNG 5 500 000 15 83 – 86 18 000 350 – 450 10 175

CNG 7 000 000 10 85 18 000 350 3–5 185

nafta 3 740 000 10 94 17 000 600 3–5 175

nafta 6 000 000 10 110 18 000 500 – 600 3–5 186

Tabulka 6: Základní parametry vybraných typů autobusů. [2]

12. Distribuce bioplynu pro dopravu Možnosti, jak distribuovat bioplyn pro dopravu, jsou následující: – –

potrubím, nákladními vozy.

12.1 Distribuce bioplynu potrubím Při dávkování bioplynu do sítě zemního plynu je nutné sledovat složení bioplynu, složení zemního plynu a podíl mezi proudy zemního plynu a bioplynu. Pro šíření bioplynu v uzavřené bioplynové nebo městské plynové síti je nutné bioplyn vyčistit a aromatizovat. Technologie distribuce bioplynu do potrubní sítě: 12.1.a “on-spec“ Bioplyn, který vstupuje do plynového potrubí zemního plynu svou kvalitou odpovídá kvalitě zařízení, kterým je následně využit. 12.1.b “off-spec“ Výsledný (smíchaný) plyn kvalitou odpovídá požadavkům kvality zařízení. Tento přístup míchání plynů požaduje odpovídající zpětný měřící a kontrolní systém za účelem zabezpečení kvality výstupního plynu. Normy, které upravují kvalitativní požadavky na plyn šířený potrubím, jsou uvedeny v následující tabulce (Tabulka 7). odkaz popis označení kvality ISO 13868 Zemní plyn – označení kvality ISO 13443 Zemní plyn – norma odkaz na podmínky ISO 15403 Zemní plyn – označení kvality zemního plynu pro používání jako stlačeného paliva pro vozidla kvalitativní požadavky DVGW 260

Tabulka 7: Nejdůležitější normy na kvalitu sítě šířící plynná paliva. [1]

15

Německá publikace “Deutche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches“ (DVGW) v “Gasbeschaffenheit“ popisuje zemní plyny, tak i všechny plyny, které mohou nahradit zemní plyn. ISO normy omezeně popisují formát označení kvality často bez udání kvantitativních limitů. Obecně poskytují normy přísné omezení rozsahu Wobbe indexu a zamezení koncentrací individuální složky, pokud je to nezbytné a prakticky zvládnutelné (technicky i ekonomicky). složení kvality

jednotka

limit nebo rozsah

vodík oxid uhelnatý kyslík v suché síti plynu kyslík v mokré síti plynu voda a jiné kapaliny síra a síru obsahující složky sirovodík merkaptany pevné látky, prach rtuť aromatické složky amoniak kyanovodík

% % % % – mg/m3 mg/m3 mg/m3 – µg/m3 g/m3 mg/m3 mg/m3

< 12 <1 <4 < 0,5 0 < 120 <6 <5 0 – < 10 <3 150

poznámka

––––––– ––––––– ––––––– koroze také ustupující kondenzace není přípustná koroze, životní prostředí

––––––– ––––––– není kvantifikováno

––––––– ––––––– ––––––– –––––––

Tabulka 8: Tradiční požadavky na složení a vlastnosti distribuovaného plynu. [1]

Požadavky na složení a vlastnosti plynu jsou uvedeny v tabulce. (Tabulka 8). Ostatní požadavky na kvalitu plynu při distribuci plynovou sítí jsou následující: a) zásadité kovy – riziko zásaditých kovů spočívá ve zranitelnosti zařízení na složky zásaditých kovů, které se při vysoké teplotě odpařují (plynové turbíny, …). b) aromáty (benzen, toluen) – mohou vyvolat korozi trhlin v některých plastových potrubích. c) oxid uhelnatý – potenciální problém vyvstává se zvyšujícím využíváním čisté ocele v zařízeních. Pokud je nikl přítomen v čisté oceli, reaguje při pokojové teplotě s oxidem uhelnatým a vytváří plynné karbonylové složky. d) halogeny (chlór a fluor halogeny) – limity mají zabránit vytvoření halogenových kyselin a jiných nepříznivých halogenových produktů během spalování. e) metanové číslo – v současnosti jsou všechny plynové motory přizpůsobeny na aktuální rozsah metanového čísla v plynech dodávaných do soustavy. Distribuce plynu s metanovým číslem mimo současný rozsah může způsobovat vážné problémy plynového motoru. f) siloxany (velké, stále těkavé organické křemíky obsažené v odpadním proudu)- při spalování vytváří oxid křemičitý brusnou vrstvu na plynovém motoru. Zdroje siloxanů je možné často stopovat a zastavit jejich kontaminaci. Přehled těchto požadavků je uveden v následující tabulce (Tabulka 9).

16

složení kvality

jednotka

limit nebo rozsah

zásadité kovy ppm mol n.a. aromatické složky mol % n.a. oxid uhelnatý mol % ≤1 složky obsahující chlór (halogen) mg/m3 < 50 složky obsahující fluor (halogen) mg/m3 < 25 metanové číslo – 70 – 100 siloxany ––––––– neschopný detekce

poznámka plynové turbíny – – životní prostředí, koroze životní prostředí –––––––– zhoršování plynových motorů a turbín

Tabulka 9: Nové požadavky složení a vlastnosti distribuovaného plynu. [2]

Distribuce bioplynu sítí zemního plynu vyžaduje. – čištění bioplynu od znečišťujících látek – úpravu a přeměnu (v některých případech je potřeba přizpůsobit Wobbe index a metanové číslo normám) Jedním z hlavních důvodů působících pro dodávání bioplynu do sítě zemního plynu je příznivá výše legislativní daně na bioplyn. Protože má bioplyn velmi silné postavení v zemích EU jako palivo šetrné k životnímu prostředí, není v případě využití bioplynu k pohonu vozidel vybírána žádná daň. Zdanění paliva pro výrobu tepla a elektrické energie kolísá mezi různými zeměmi, ale v žádném státu EU není zdaněno využívání bioplynu k pohonu vozidel. Překážkami v zavádění obnovitelného plynu do evropského plynového systému jsou: – –

náklady na obohacování plynu (hlavní překážka). nedostatek norem obsahujících požadavky na kvalitu plynu, měřící procesy a omezení obsahující dodávání bioplynu do sítě zemního plynu.

12.2 Distribuce bioplynu nákladními vozy Při distribuci čištěného bioplynu k čerpacím stanicím jsou využívány nákladní soupravy s hydraulickými válci a plynovými láhvemi. Tato alternativa pozbývá v ČR na smysluplnosti, neboť zde existuje velmi hustá síť rozvodů zemního plynu. Potřebu distribuce bioplynu pro dopravu je technicky možné pokrýt pomocí této rozvodné sítě. Bohužel tuto variantu nelze zatím využít, vzhledem k tomu, že plynárenské společnosti nemají zájem odebírat bioplyn do svých rozvodných síti. Je to dáno tím, že místní dodavatelé bioplynu nejsou schopni zaručit jeho stálou kvalitu. Distribuční společnosti potom nejsou schopny zaručit a garantovat svým odběratelům smluvní charakteristiky dodávaného plynu. 13 Výhody a nevýhody mísení bioplynu se zemním plynem a použití bioplynu jako samostatného paliva Pro mísení bioplynu upraveného má jakostní poměry zemního plynu a jeho následné přimíchávání do zemního plynu platí: 13.1 Výhody – –

relativně jednoduchý proces úpravy bioplynu (odsíření). poměrně snadná a bezpečná distribuce existující sítí rozvodů plynu.

17

13.2 Nevýhody –

spotřebitelé mohou preferovat používání bioplynu z ekologických důvodů a mísením se zemním plynem z paliva z obnovitelného zdroje, stává převážně palivo z fosilního zdroje. – zvýšené investice na zařízení pro připojení zdrojů bioplynu k rozvodům zemního plynu. – nutnost odsiřování při vysokém obsahu sulfanu, veškeré síry a vody. – problémy s definováním odpovědnosti subjektů za kvalitu směsného plynu v distribuční síti. 14 Využití bioplynu jako samostatného paliva má tyto výhody a nevýhody 14.1 Výhody – –

lze využít stávajících konstrukcí motorů (úprava pro pohon CNG). možné větší preference u spotřebitelů zaměřených na ekologický životní styl.

14.2 Nevýhody – pouze lokální využití bioplynu vzhledem k nákladné dopravě. – možné vyšší emise polutantů ve spalinách motorů. – dodatečné investice na budování zásobníků bioplynu u plnicích stanic. 15. Legislativní rámec [4] V normě kvality čištěného plynu pro dopravu jsou současné předpisy nejednotné. Technické podmínky zástavby plynového zařízení pro pohon CNG do silničních vozidel definují CNG jako “stlačený zemní plyn nebo upravený a stlačený bioplyn, tj. plyn, obsahující nejméně 85 % obj. metanu“. Metodické postupy měření emisí silničního vozidla poháněného zkapalněným ropným plynem (LPG) nebo stlačeným zemním plynem (CNG) zase definují CNG jako “stlačený zemní plyn nebo upravený bioplyn, stlačený na přetlak do 20 MPa“ a bioplyn jako “plyn vzniklý biologickými procesy organických hmot, který je pro účely pohonu motorových vozidel zbavený CO2 tak, aby odpovídal svým složením požadavkům na zemní plyn“. Vhodné by bylo zavedení samostatné normy, která by určovala kvalitativní požadavky na bioplyn používaný jako palivo ve vozidlech se spalovacími motory. Pro tento účel lze doporučit převzetí již zavedené a v praxi odzkoušené obdobné švédské normy SS 155438 (Motor fuels – Biogas as fuel for high speed otto engines). Podobně jako tomu bylo v případě MEŘO (bionafty) a německé normy DIN – E-51 606. V úvahu také připadá normová kategorizace bioplynu podle jeho kvality a tomu odpovídající cenové rozlišení a určení použitelnosti.

18

16. Závěr Jako palivo k ohonu vozidel se plovacími motory lze využít pouze čištěný bioplyn s vysokým podílem metanu a nízkým podílem vody a dalších příměsí. Pro náročnost čištění bioplynu pomocí současných technologií odpadá použitelnost skládkového plynu, který má nízký obsah metanu. V úvahu připadá možnost čištění (obohacování) čistírenského plynu, zemědělského bioplynu a odpadního bioplynu. Využitelnost bioplynu pro dopravu významně souvisí s plynofikací dopravy na bázi CNG, jelikož čištěný bioplyn je svými vlastnostmi a složením shodný nebo téměř shodný (závisí na kvalitě) se zemním plynem. Výroba a prodej CNG vozidel a související výstavba CNG plnících stanic je proto technologickou bránou k možnosti využívání bioplynu v dopravě. Další širokou možností uplatnění bioplynu je jeho dodávání do rozvodné sítě zemního plynu, a tedy míchání se zemním plynem. To vyžaduje úzkou spolupráci mezi výrobci bioplynu a distributory zemního plynu. Potom jsou jeho možnosti použití shodné s použitím zemního plynu včetně jeho použití jako paliva v dopravě. Je ovšem nutné zvážit, zda není s použitím současných technologií ekonomicky a ekologicky výhodnější využívat raději přímo levnější surový (nečištěný) bioplyn ke kogeneraci tepla a elektřiny. S rozvojem technologie čištění bioplynu a snížení jejich nákladů lze do budoucna počítat s růstem zájmu o čištěný bioplyn, a tedy jeho zvýšenou využitelností v dopravě. Cílená státní podpora výzkumu v této oblasti a realizace pilotních projektů využití bioplynu v dopravě je proto žádoucí. Spolu s technologickým pokrokem ve vývoji dieselových a benzínových motorů se emise sledovaných škodlivin těchto motorů blíží k hodnotám emisí motorů na CNG, LPG a bioplyn. Pouze u uhlovodíků mají plynové motory vyšší emise, než moderní benzínové a dieselové motory. Významný rozdíl je u emisí CO2. Zatímco dieselové a benzínové motory a též motory poháněné LPG a CNG produkují značné množství tohoto plynu, který přispívá ke globální změně klimatu, motory spalující bioplyn mají bilanci oxidu uhličitého nulovou – emitovaný CO2 je součástí přirozeného tohoto plynu.

19

17. Přehled bioplynových zdrojů v České republice8 [6] Aš - ČOV Zdroj je v ČOV Aš a slouží pro potřebu technologie. Břeclav ČOV Zdroj je instalován v ČOV města Břeclav, lze jej nalézt při výjezdu z města ve směru na Lanžhot, ze čerpací stanicí ČSAD doprava. Cheb - ČOV Zdroj je v ČOV Cheb a slouží pro potřebu technologie. Chotěnov - ČOV Zdroj je v ČOV pro Mariánské Lázně a slouží pro potřebu technologie. České Vrbné - ČOV Zdroj je v čistírně odpadních vod pro České Budějovice v Českém Vrbném na pravém břehu Vltavy. Polovina bioplynu je využita v kogeneraci, druhá zejména pro přímý ohřev vyhnívacích nádrží. Domažlice - ČOV Zdroj bioplynu se nachází v prostorách ČOV. Hodonín ČOV Zdroj pracuje v ČOV Hodonín, kterou nalezneme za elektrárnou na ulici Purkyňově. Jindřichův Hradec - ČOV Zdroj slouží v čistírně odpadních vod Jindřichův Hradec (na konci města na Novou Bystřici) k vyhřívání vyhnívacích nádrží a k vytápění areálu. Karlovy Vary - ČOV Zdroj je v ČOV Karlovy Vary a teplo je používáno pro technologický ohřev a částečné vytápění objektu. Kaznějov - Aktiva, a.s. Zdroj bioplynu se nachází v provozovně firmy Aktiva. Kladruby - Integro a.s. Zdroj bioplynu je umístěn v ČOV pod porodnou prasat - středisko Vítání, Kladruby. Klatovy - ČOV Zdroj bioplynu je instalován v klatovské ČOV. Kroměříž - skládka TKO Zdroj nalezneme na skládce tuhých komunáních odpadů (TKO) ve městě Kroměříž, část Vážany, za bývalou cihelnou. Bioplyn je využíván pro vytápění sídliště Zachar. Mikulov ČOV Zdroj se nachází v ČOV města Mikulov, lze jej nalézt jižním směrem pod městem, za železniční tratí směrem ke státní hranici s Rakouskem. Písek - ČOV Zdroj slouží na čistírně odpadních vod v Písku (na kraji města za mostem přes Otavu) k ohřívání vyhnívací nádrže a k vytápění objektů ČOV. Plzeň - ČOV Zdroj bioplynu se nachází v provozu "nové ČOV" v Plzni. 8

Tento přehled má pouze informační charakter.

20

Prachatice - ČOV Zdroj je provozován v objektu čistírny odpadních vod v Prachaticích, na severním okraji města. Bioplyn je využíván k vytápění vyhnívací nádrže. Rokycany - ČOV Zdroj bioplynu je instalován v rokycanské ČOV, která prochází rozsáhlou rekonstrukcí. Slavkov u Brna - Agroklas a.s. Zdroj se nachází v areálu firmy Agroklas a.s., ve Slavkově u Brna, po silnici ve směru na Kyjov vlevo za nadjezdem. Soběslav - ČOV Zdroj je v areálu čistírny odpadních vod v Soběslavi (u města nedaleko Špačkova mlýna). Slouží k ohřívání vyhnívací nádrže. Sokolov - ČOV Zdroj je v ČOV Sokolov. Strakonice - ČOV Zdroj pracuje na čistírně odpadních vod ve Strakonicích (na pravém břehu Otavy za areálem Fezko v Heydukově ulici). Bioplyn slouží k ohřívání vyhnívací nádrže, k vytápění objektů ČOV a ohřevu teplé vody. Studená - ČOV Zdroj je v areálu čistírny odpadních vod na okraji obce Studená. Bioplyn se používá k vytápění vyhnívacích nádrží a provozní budovy. Šebetov - ZD Zdroj je v činnosti v Agropodniku, který se nachází asi 1 km od Šebetova ve směru na Jevíčko. Bioplyn slouží jak k výrobě elektrické energie, tak k vytápění budov a bioreaktorů. Tábor - ČOV Zdroj pracuje v nové čistírně odpadních vod Na mělké (pod Novým hřbitovem) v Táboře. Vyrobená energie je využita pro potřeby ČOV. Tachov - ČOV Zdroj je v ČOV Oldřichovská ul. Tachov. Třeboň - ČOV Zdroj pracuje v čistírně odpadních vod v Břilicích u Třeboně. Bioplyn pohání kogenerační jednotky, energie je využita pro technologické potřeby ČOV. Týn nad Vltavou - ČOV Zdroj je provozován v čistírně odpadních vod v Týně nad Vltavou (za městem směrem na Písek). Bioplyn slouží k vyhřívání kalu a částečně k vytápění objektu. Uherské Hradiště ČOV Zdroj pracuje v ČOV města Uherské Hradiště. Vyškov ČOV Zdroj je umístěn v ČOV Vyškov. Zlín ČOV Zdroj se nachází v ČOV města Zlín.

21

18. Seznam použitých zkratek CH4 CNG CO CO2 ČOV GEB H2 H2O H2S HC IAD KKJ LPG MEA MHD NaOH NG NH3 NOX O2 PM PSA VOC

metan stlačený zemní plyn (angl. Compressed Natural Gas) oxid uhelnatý oxid uhličitý čistírna odpadních vod stabilní kogenerační jednotka vodík voda sirovodík uhlovodíky (angl. Hydro Carbons) individuální automobilová doprava kontejnerová kogenerační jednotka zkapalněný ropný plyn (angl. Liquefied Petroleum Gas) monoethanolamino městská hromadná doprava hydroxid sodný zemní plyn (angl. Natural Gas) amoniak oxidy dusíku kyslík částice (angl. Particulate Matter) Pressure Swing Adsorption těkavé organické látky (angl. Volatile Organic Compounds)

22

19. Použité informační zdroje [1] Centrum dopravního výzkumu (sekce životního prostředí): Analýza možností využití bioplynu jako pohonné hmoty pro dopravu - studie [2] Centrum dopravního výzkumu (sekce životního prostředí): Možností využití bioplynu v dopravě - úvodní studie [3] Centrum dopravního výzkumu (sekce životního prostředí): Možností využití bioplynu v dopravě - ekonomická analýza [4] Ministerstvo průmyslu a obchodu: Informace o technických předpisech souvisejících s využíváním bioplynu [5] dostupné z WWW: [6] dostupné z WWW: Pozn.: U odkazů [1], [2], [3] a [4] platí: Aktualizace údajů k 29.2.2004 –při využití podkladů MD ČR a MŽP ČR, konzultováno s O210 MD ČR, pí. Ing. Petra Pavlásková a RNDr. Soňa Beroušková.

23

Ročník: první Kamil Műller Školní rok: 2003/2004, 18.5.2004 Studijní skupina: DMML Připomínky: Pouze drobné formální připomínky: Úprava první strany není podle pokynů

→ → → →

??? Bioplyn můžeme rozdělit: a) podle zdroje výroby na: skládkový plyn (prosím o popis) čistírenský plyn (prosím o popis) zemědělský bioplyn (prosím o popis) odpadní bioplyn (prosím o popis) Není uvedeno číslo tabulky (Přehled jednotlivých komponentů surového bioplynu pocházejících z různých zařízení je uveden v tabulce.)

Po věcné stránce je práce velmi pěkná. Hodnocení: nezveřejňuje se 21. 5. 2004 JM

24