VYSOKOOBJEMOVÁ BIOPALIVA V ČEPRO, a. s. V KONTEXTU LEGISTATIVNÍCH ZMĚN Cimpl P., Hynek J. ČEPRO, a. s., Dělnická 12, č. p. 213, 170 04, Praha 7 e-mail:
[email protected] Úvod Bouřlivá doba legislativních změn předešlého roku zřejmě neodvratně zasáhla i do oblasti produkce a distribuce biopaliv. Tlak ze strany orgánů Evropské unie vedl naše zákonodárce ke změně daňové politiky v této oblasti (viz Tabulka 1). Touto změnou byla nejvíce zasažena tzv. vysokoobjemová biopaliva: fatty acid methyl ester (FAME, nebo B100), směsná motorová nafta s obsahem esterů vyššími než 30 % objemových (SMN 30, nebo B30) a ethanol s obsahem 15 až 30 % objemových benzinu (E85). Zdanění těchto produktů od ledna 2016 (Zákon 353/2003 Sb. o spotřebních daních ve znění pozdějších předpisů a to zejména ve znění zákona 382/2015 [1,2] Sb.) spolu s výrazným poklesem cen ropy a fosilních ropných produktů prakticky utlumil zájem spotřebitelů o tato paliva. Je otázkou, zda na dobu přechodnou, nebo již trvale. Tabulka 1 [1,2] Spotřební daně vysokoobjemových biopaliv pro období 2015 – 2020 Produkt
E85 - vratka za 1l lihu E85 - vratka za 0,78 l lihu E85 (22% BA, 78% lihu) FAME SMN 30
Spotřební daň [Kč/l] od 1. 1. 16 do do 30. 6. 15 30. 6. 17 od 1. 7. 17 12,84 10,23 10,97 10,02 7,98 8,56 2,82 4,86 4,28 0 4,59 2,19 7,665 9,265 8,515
Rozdíl oproti období do 30. 6. 15 [Kč/l] od 1. 1. 16 do 30. 6. 17 od 1. 7. 17 -2,61 -1,87 -2,04 -1,46 2,04 1,46 4,59 2,19 1,6 0,85
Tímto se uzavřela jedna z etap zavádění obnovitelných zdrojů do sféry automobilismu. Co tato etapa přinesla I přes poměrně značný odpor související reálně odlišnou kvalitou od fosilních paliv, a tím souvisejícími provozními riziky, si tato paliva nalezla za několik let poměrně širokou klientelu. FAME a SMN 30 byly zavedeny zejména u dopravních podniků a společností provozující flotily těžké techniky, E85 pak u jednotlivců s osobními vozy flexifuel, nebo s běžnými benzínovými motory a následnou přestavbou řídící jednotky. Tabulka 2 Počet evidovaných čerpacích stanic s nabídkou vysokoprocentních biopaliv v České republice k 31. 12. 2015 Zdroj: Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky (MPO ČR) SMN 30 FAME E85
Veřejné 234 118 197
Vymezený přístup 30 23 1
Neveřejné 39 52 0
Celkem 303 193 198
Společnost ČEPRO, a.s. jako subjekt zabývající se přepravou, skladováním, prodejem a výdejem pohonných [4,5] hmot se statusem daňového skladu ve smyslu zákona, a mimo to vlastnící síť čerpacích stanic (ČS) EuroOil (EO), je povinna zajistit přídavek biokomponent do motorových paliv v zákonné výši (viz Zákon č. 201/2012 Sb. [3] O ochraně ovzduší) , tj.: min. 4,1 % objemových biopaliva z celkového množství motorových benzinů - min. 6,0 % objemových biopaliva z celkového množství motorové nafty. Současně je povinna od roku 2014 zajišťovat snížení emise skleníkových plynů na jednotku energie obsaženou v pohonné hmotě v úplném životním cyklu pohonné hmoty min. o 2% ve srovnání se základní hodnotou [3] produkce emisí skleníkových plynů pro fosilní pohonné hmoty .
1/6
V souladu s výše uvedeným legislativním dokumentem bylo možné plnění předepsané kvóty nejen ve formě výdeje běžné motorové nafty a automobilového benzínu, ale i výdejem čistého biopaliva, nebo výdejem paliva s vysokým obsahem biosložky. V době největšího rozmachu distribuovala společnost ČEPRO, a.s. tato paliva jak pro velkoobchodní partnery, tak v rámci maloobchodu ve vlastní síti čerpacích stanic. V letech 2013 až 2015 byla tato paliva k dispozici na téměř stovce čerpacích stanic (viz Graf 1). Graf 1 Počet ČS v síti EO se zavedeným výdejem biopaliva
Počet ČS s biopalivem
Počet ČS v síti EO se zavedeným výdejem biopaliva 70 60 50 40 30 20 10 0 listopad 10
E85 SMN FAME duben 12
srpen 13
prosinec 14 květen 16
měsíc - rok
Rovněž výdeje v těchto letech zaznamenaly stoupající trendy (viz Graf 1a) Graf 1a Výdej vysokoobjemových biopaliv v síti ČS EuroOil Výdej vysokoobjemových biopaliv ČS EuroOil Roční výdej v m3
4000 3000 E 85
2000
SMN 30/ B30
1000 0 2009
FAME /B100 2011
2013 rok
2015
Zavádění těchto produktů s sebou přineslo nutnost řešení mnoha dílčích problémů souvisejících zejména se snahou zajistit co nejvyšší jakost paliv v souladu s normativními i legislativními požadavky. Mimo jiné byly řešeny následující výzkumné práce a pilotní projekty: [4, 5, 6] Skladovatelnost produktů na bázi FAME [4, 5, 7, 8] Ochrana produktů na bázi FAME před projevy bakteriální kontaminace [4, 5, 9, 10] Oxidační stabilita FAME a SMN 30 [4, 5, 11] Vlivy obecné denaturace typu 1b na jakost E85 [4, 5, 11] Vliv materiálů výdejních hadic stojanů ČS na jakost E85 [4, 5, 12] Optimalizace složení paliva E85 s ohledem na tlak par použitého benzínu [6]
Skladovatelnost produktů na bázi FAME V době, kdy se společnost ČEPRO, a.s. začala cíleně zabývat problematikou biopaliv včetně vysokoobjemových, nebyla ještě v české normalizaci zavedena norma ČSN 65 6500 Motorová paliva - Podmínky skladování a doporučená doba použitelnosti. Nebyly tedy pevně stanoveny doporučené doby životnosti paliv. Výsledky
2/6
hodnocení jakosti v průběhu skladování prováděné ve spolupráci s SGS CR, s.r.o. již před vydáním této normy ukázaly na rizika mající spojitost s podmínkami a dobou skladování. Jak je patrné z následujících grafů, docházelo mimo jiné k poklesu obsahu FAME a k poklesu oxidační stability (viz Graf 2, 3, 4). Graf 2 Pokles obsahu FAME v produktu SMN 30 v průběhu dlouhodobého skladování
SMN 30 - obsah FAME
33 32 31,5 31
11.7.2007
11.6.2007
12.5.2007
12.4.2007
13.3.2007
11.2.2007
12.1.2007
30,5 13.12.2006
Obsah MEŘO, %
32,5
Datum odběru
Graf 3 Pokles obsahu FAME v produktu MEŘO průběhu dlouhodobého skladování MEŘO - obsah FAME 99,0
95,0 93,0 91,0 6.7.2007
6.6.2007
7.5.2007
7.4.2007
8.3.2007
6.2.2007
7.1.2007
8.12.2006
8.11.2006
89,0 9.10.2006
Obsah FAME,%
97,0
Datum odběru
6.7.2007
6.6.2007
7.5.2007
7.4.2007
8.3.2007
6.2.2007
7.1.2007
8.11.2006
8.12.2006
Skladovatelnost MEŘO - oxidační stabilita
8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 9.10.2006
Oxidační stabilita, hod
Graf 4 Pokles oxidační stability v produktu MEŘO v průběhu dlouhodobého skladování
Datum odběru
3/6
[7, 8]
Ochrana produktů na bázi FAME před projevy bakteriální kontaminace FAME biologický produkt - biologický (bakteriální) rozklad je jeho přirozenou vlastností. Toto riziko je v celém distribučním systému od výrobce až k finálnímu uživateli. Prekursory – látky iniciující/předcházející rozvoj bakteriálního rozkladu jsou voda, stopové a biogenní prvky obsažené v atmosférickém prachu a spory obsažené v atmosféře, které se dostávají do nádrží přirozenou obměnou vzduchu ve volném prostoru nádrží. Pokud není o produkt a stav nádrží dostatečně pečováno, mohou se tyto problémy vyskytnout. Výsledkem je přítomnost lepivých úsad (směs produktů rozkladu, vody a nečistot), které způsobují ucpávání filtrů palivové soustavy. Při pravidelné péči o skladovací kapacity, která probíhala v souladu se zaběhlými procesy v intervalech 3 – 5 let, byly na dně nádrží identifikovány nánosy oxidačního a bakteriálního rozkladu (viz Obrázek 1, 2). Proto bylo nutné přikročit k změně procesů čištění. Byly zkráceny doby čištění na 1 rok, vybrané nádrže byly ošetřeny speciálním dvousložkovým nátěrem a proběhly testy biocidu (Grotamar 82) a dezinfekce na bázi sloučenin chloru s aktivním kyslíkem. Jako plně vyhovující se ukázala aplikace běžného dezinfekčního prostředku SAVO v předepsané koncentraci (viz Obrázek 3, 4).
Obrázek 1 a 2. Úsady ve skladovacích kapacitách FAME/MEŘO
Obrázek 3. Stav nádrže po čištění a dezinfekci
Obrázek 4. Stav před opakovaným ošetřením [9, 10]
Oxidační stabilita FAME a SMN 30 – aplikace antioxidantu Jedním ze základních parametrů limitovaných specifikačními normami FAME a směsné motorové nafty je oxidační stabilita. Hodnota tohoto parametru ukazuje na schopnost paliva předcházet projevům „stárnutí“ v běžných podmínkách, tzn. za přístupu vzdušného kyslíku, vlhkosti, katalytických kovů obsažených v konstrukčních materiálech a rovněž při změnách teploty. Veškeré tyto vlivy vedou k oxidační degradaci paliva za vzniku různých složitých chemických sloučenin, např. charakteru pryskyřic, které mají povětšinou strukturu viskózních a lepivých úsad, které nejenže mohou způsobovat ucpávání filtrů palivové soustavy, ale současně mají i zvýšené korozivní účinky na konstrukční materiály. Protože FAME/MEŘO, vyrobené ze standardních surovin současnými technologiemi, nedosahuje dostatečné úrovně oxidační stability (neobsahuje přirozené antioxidany – např. tocoferol – vitamin E), je nutné zvyšovat oxidační stabilitu přídavkem aditiv – antioxidantů. V běžné praxi je nejčastěji používán butyl-hydroxytoluen (BHT), nebo modernější a účinnější antioxidanty fenolického typu (alkylfenoly). Při kontrolních odběrech prováděných společností SGS CR, s. r. o. v síti ČS EuroOil, byly zjištěny alarmující hodnoty oxidační stability zejména u SMN 30. To vedlo k zahájení projektu dodatečné povýrobní aditivace. Byly provedeny testy směsného antioxidantu na bázi butylhydrochinonu a alfa, alfa' - propylendinitrilo di-okresolu. Nespornou výhodou tohoto antioxidantu je jeho kapalné skupenství, dobrá rozpustnost a velmi rychlá distribuce v produktu i při poměrně malé turbulenci. Při dávkování 0,03 – 0,05 % V/V byly dosaženy výsledky, které významně překračovaly limitní normativní požadavky oxidační stabilita Rancimat min. 20 hod (viz Graf 5). Graf 5
4/6
Oxidační stabilita SMN - ČS EO - říjen/listopad 2013
Oxidační stabilita, h
Oxidační stabilita SMN - ČS EO - říjen/listopad 2013 80 60 40 20 0 436 601 126 540 322 106 156 210 420 436 431 501 604 134 61 21
Číslo ČS
[11]
Zavádění paliva E85 Při zavádění ekologického paliva pro zážehové motory na bázi bioethanolu E85 bylo řešeno několik dílčích otázek. V průběhu prvotních testů bylo nutné ověřit, zda přítomnost obecné denaturace typu 1 b nemá negativní vlivy na jakost výsledného produktu. Tato domněnka nebyla potvrzena, což umožnilo mísení produktu z běžného denaturovaného bezvodého ethanolu. V době náběhu, kdy ještě nebylo dostatečné povědomí o produktu a výtoče byly poměrně nízké, byly při odběrech vzorků zjištěny určité anomálie v obsahu vody, tlaku [11] par (TP), zabarvení produktu a ojediněle i zvýšeném obsahu síry. Následným testováním bylo zjištěno, že se jedná o reakci paliva s materiálem hadic výdejních stojanů. Tyto problémy pominuly po zvýšení výtoče paliva. [12]
Optimalizace složení paliva E85 s ohledem na tlak par použitého benzínu Hlavním úkolem však bylo stanovení a ověření optimálního objemu a kvality přidávaného benzínu z pohledu parametru tlak par. Byly testovány směsi od 15 do 30% (V/V) benzínu s různou úrovní tohoto parametru – viz Graf 6 a 7. Graf 6 Tlak par E85 v závislosti na TP benzínu Tlak par E85 v závislosti na TP benzínu 65 TP, E85, kPa
60 55 50
E85-15%BA
45
E85-20%BA
40
E85-28%BA
35 45
55
65
75
85
95
TP benzínu, kPa
Výsledkem bylo zjištění, že pro jednotlivé sezonní třídy paliva E85 musí základový benzín dosahovat následující minimální úroveň tlaku par: pro E85 tř. A 52 kPa při dávkování 28% pro E85 tř. B 72 kPa při dávkování 28% Z Grafu 6 je patrna určitá, doposud neobjasněná anomálie v oblasti, kdy použitý automobilový benzín dosahoval hodnot tlaku par mezi 75 až 82 kPa. V této oblasti byl tlak par výsledné směsi E85 téměř konstantní a jeho průběh byl pro všechny testované koncentrace velmi obdobný. ZÁSADNÍ ZJIŠTĚNÍ: Anomálie v oblasti TP BA 75 až 82 kPa => TP E85 konstantní !!!
5/6
Graf 7 Tlak par E85 v závislosti na podílu benzínu TP E85 v závislosti na podílu BA, kPa
58,2
60 53,9
TP E85, kPa
55
45
42
40
36,6
53
TP BA 74,7, kPa
49,3
47,7
50
TP BA 68, kPa
48
43,5
TP BA 79,7, kPa
44,9
TP BA 82,0, kPa
40,1 35,1
35 12,5
15
17,5
20
22,5
25
27,5
30
TP BA 88,8, kPa
Podíl BA v palivu E85 V Grafu 7 je znázorněna závislost nárůstu tlaku par na koncentraci použitého benzínu. Tato závislost je prakticky lineární. Zde je nutné zdůraznit, že i tento graf potvrzuje výše uvedené závěry týkající se oblasti tlaku par použitého benzínu mezi 75 až 82 kPa. Průběhy náležící benzínům v této oblasti se prakticky překrývají. Závěr Prodej vysokoobjemových biopaliv se ukázal jako významný prvek při plnění legislativních požadavků v oblasti ochrany ovzduší. Novela zákona o spotřebních daních ve znění zákona 382/2015 Sb., spolu s cenovým vývojem ropy a fosilních paliv, zasáhla významně negativně do prodejnosti těchto produktů. Poměrně krátká doba jejich rozvoje však s sebou přinesla mnoho důležitých poznatků, které mohou nalézt využití i v budoucnosti. Je velkou otázkou, jakým směrem se bude oblast vysokoobjemových biopaliv nadále ubírat. Jako možná náhrada se jeví například HVO (hydrogenated vegetable oil), i v tomto případě jsou však značné překážky, a to jak v omezených výrobních kapacitách, tak zejména ve vývoji cen ropy a fosilních paliv.
Literatura 1. Zákon 353/2003 Sb. o spotřebních daních ve znění pozdějších předpisů. 2. Zákon 382/2015 Sb. kterým se mění Zákon 353/2003 Sb. o spotřebních daních. 3. Zákon č. 201/2012 Sb. Parlamentu České republiky o ochraně ovzduší. 4. Cimpl, P.: Vysokoobjemová biopaliva v ČEPRO, a.s., setkání s partnery ČEPRO, a.s. majícími v pronájmu čerpací stanice sítě EuroOil, ČEPRO, a.s. Třemošná a Loukov, ČR, 14. a 16. 11. 2012. 5. Cimpl, P.: Vysokoobjemová biopaliva v ČEPRO, a.s., konference REOTRIB 2013, Velké Losiny, ČR, 22. - 24. 5. 2013. 6. Pešek, J., Cimpl, P.: Ověřování chemické a fyzikální stability paliv s obsahem biosložek při jejich dlouhodobém skladování za období 10/2006 – 08/2008, společný projekt ČR-SSHR a ČEPRO, a.s. za účasti Ústavu paliv a maziv, a.s. – nyní SGS CZ, s.r.o., závěrečná zpráva – ČEPRO, a.s., Praha, ČR, srpen 2008. 7. Cimpl, P.: Praktické zkušenosti s motorovými palivy, kulatý stůl Motorová paliva pro silniční dopravu, Most, ČR, 20. 6. 2013. 8. Cimpl. P., Hynek, J.: FAME a SMN-30 jako vysokoobejmová paliva pro vznětové motory, školení obchodních zástupců společnosti ČEPRO, a.s., Všetice, Netvořice, ČR, 16. - 17. 10. 2014. 9. Cimpl, P.: Oxidační stabilita pohonných hmot na bázi FAME – dodatečná aplikace antioxidantu, konference ICCT 2014, Mikulov, ČR, 7. – 9. 4. 2014. 10. Cimpl, P.: Oxidační stabilita směsné motorové nafty prodávané v síti ČS EuroOil a její zvyšování přídavkem antioxidantu, setkání s partnery ČEPRO, a.s. majícími v pronájmu čerpací stanice sítě EuroOil, ČEPRO, a.s. Třemošná a Loukov, ČR 14. a 16. 11. 2012. 11. Cimpl, P.: Prodej ekologického paliva Ethanol E85 v síti čerpacích stanic EuroOil, konference REOTRIB 2011, Velké Losiny, ČR, 25. - 27. 5. 2011. 12. Cimpl, P.: Tlak par E85 v závislosti na kvalitě a obsahu benzínu, konference REOTRIB 2015, Velké Losiny, ČR, 27. - 29. 5. 2015.
6/6
