Podle statistické zprávy Evropské bioplynové asociace (EBA) prochází výroba biometanu v evropských zemích, včetně České republiky, zásadní proměnou, která zároveň přispívá k dekarbonizaci energetiky i dopravy.
Zatímco dříve byly bioplynové stanice často spojovány s využíváním účelově pěstovaných plodin, především kukuřice, současný trend směřuje k tzv. pokročilému biometanu. Ten je vyráběn převážně z odpadních surovin, a to jak z gastroodpadu, například z domácností, marketů či průmyslových závodů, tak zemědělských zbytků.
Posun ve skladbě vstupních surovin
Na evropském trhu s biometanem je patrný jednoznačný posun ve skladbě vstupních surovin pro výrobu bioplynu a biometanu. Téměř polovina evropské výroby biometanu již pochází z odpadních zdrojů, zejména z kuchyňských zbytků, neprodejných potravin z průmyslových závodů či z kalů z čistíren odpadních vod.
Tento posun souvisí s rostoucím důrazem na snižování emisí skleníkových plynů a s vývojem evropského legislativního rámce, zejména směrnice RED III, která zvýhodňuje využívání odpadních a zbytkových surovin s vysokými úsporami emisí. Potvrzuje se tak postupný odklon od primárně pěstovaných surovin a posilování role tzv. Biometan vyráběný ze snadno zpracovatelných, cíleně pěstovaných zemědělských surovin, dosahuje totiž nižší emisní úspory v porovnání s biometanem produkovaným z biologicky rozložitelných odpadů, kde dochází k výraznější úspoře emisí díky odklonu těchto odpadů ze skládek.
Energy financial group (EFG) a pokročilý biometan
Na výrobu pokročilého biometanu se zaměřuje také Energy financial group (EFG), lídr českého trhu, který v současnosti provozuje dvě ze třinácti českých výroben tohoto plynu. Obě zpracovávají odpady. ,,Příklon k výrobě pokročilého biometanu dává smysl z několika důvodů. Důležitá je výše emisní úspory, ke které díky zpracování odpadních surovin dochází. Ta je jednou ze složek cenotvorby biometanu a celkově tak navyšuje hodnotu vyráběné komodity. Zároveň využíváme plný potenciál odpadu, který by jinak skončil zbytečně na skládce. V neposlední řadě pak po pokročilém biometanu roste zájem i na straně poptávky.
Čtěte také: Metodiky analýzy podzemních vod
V České republice by měl pokročilý biometan najít uplatnění především v dopravě. Splňuje nejpřísnější evropská kritéria pro obnovitelná paliva, což z něj činí důležitý nástroj pro plnění národních i evropských cílů v oblasti snižování emisí v sektoru dopravy, který patří k nejkomplikovanějším z hlediska dekarbonizace. Zejména pro nákladní, městskou a příměstskou hromadnou dopravu se jedná o zajímavou alternativu fosilních paliv, která může být efektivnějším řešením než elektrifikace, kde představuje problém omezený dojezd a doba nabíjení.
Biometan ve formě BioCNG a BioLNG lze totiž bez problému využívat v již existující infrastruktuře veřejně přístupných plnících stanic, kterých je na území Česka již 245 (dle evidence Ministerstva průmyslu a obchodu ČR). Oproti naftě či benzinu přináší biometan z odpadních surovin výrazně nižší emise jak pevných částic a oxidů dusíku, tak oxidu uhličitého. Provoz vozů je také méně hlučný než u tradičních dieselových motorů a nabízí tak vyšší komfort pro cestující.
Investiční skupina Energy financial group a.s. (EFG) prostřednictvím svých dceřiných společností buduje a provozuje od roku 2016 projekty zaměřené na produkci energií z obnovitelných zdrojů. Je českým lídrem v segmentu energetického zpracování biologicky rozložitelných odpadů a úpravy bioplynu na biometan, který je využitelný v běžné plynárenské soustavě i jako pokročilé palivo BioCNG. Její odpadová biometanová stanice EFG Rapotín BPS u Šumperka je jedním z prvních zařízení svého druhu v České republice.
Energy financial group dále vlastní a provozuje biometanovou stanici EFG Vyškov BPS vybavenou nejmodernější technologií a elektrárnu MOSTEK energo. K jejím dalším projektům se řadí EFG Green energy zajišťující přímý prodej ,,zelené" energie koncovým zákazníkům a ,,Třídím gastro" umožňující městům a obcím separaci gastroodpadu z domácností a jeho následné energetické zpracování v ekologických provozech EFG. Společnost v rámci vzdělávacího projektu EFG Educa pořádá pro školy interaktivní semináře zaměřené na třídění odpadů a ochranu životního prostředí.
Potenciál biometanu v České republice
Biometan by mohl v budoucnu pokrývat až 18 procent české spotřeby plynu. Celková výroba by mohla dosáhnout 14 terawatthodin ročně, pokud by se podařilo přeměnit část stávajících bioplynových stanic a vybudovat nové výrobny. Vyplývá to z analýzy nezávislé společnosti EGU, kterou dnes představila novinářům energetická skupina innogy. V současnosti funguje v Česku 540 transformovaných bioplynových stanic (BPS). Z toho je 411 zemědělských nebo odpadních, které mají největší potenciál k přeměně na biometanové stanice (BMS).
Čtěte také: Zdroje rizik a ohrožení
Provozovatelé bioplynových stanic dnes dostávají provozní podporu ve formě výkupní ceny nebo zeleného bonusu. Provozní doba byla vypsána na 20 let a provozovatelé z toho důvodu nejsou dostatečně motivováni transformovat svoji stanici a vtláčet biometan do plynárenské sítě. Většině provozů skončí podpora v letech 2031 až 2032.
Transformace bioplynových stanic by měla podle analýzy začít především u těch, které se nacházejí v blízkosti vysokotlakých plynovodů. Podle EGU činí potenciál stanic vzdálených do 500 metrů od potrubí zhruba 115 milionů metrů krychlových biometanu.
Vedle přeměny stávajících zařízení mají v Česku vzniknout nové biometanové stanice zaměřené hlavně na zpracování živočišné výroby a rozložitelného odpadu. Objem dostupných surovin tohoto typu vytváří podle analýzy potenciál pro dalších 207 nových biometanových stanic. Podle sdružení CZ BIOM chce Česko do roku 2030 podle současných plánů státu mít zhruba stovku biometanových stanic.
Skupina innogy ve své desetileté strategii plánuje miliardové investice do bezemisních zdrojů energie, mezi kterými bude přestavba bioplynové stanice v Písku na výrobnu biometanu za 150 milionů korun, uvedla na tiskové konferenci. Vtláčet biometan do plynárenské sítě chce od roku 2027. Do pěti let cílí na výrobní kapacitu 2000 metrů krychlových za hodinu.
Analýza provozu BPS Suchohrdly u Miroslavi
Informace o technologii a plánovaných parametrech bioplynových stanic (BPS) jsou běžně dostupné, existuje i mnoho studií proveditelnosti. Jednou z mála výjimek je analýza ročního provozu BPS Suchohrdly u Miroslavi. Vyhodnocení provozu BPS jsou velmi užitečná pro optimalizaci chodu zařízení a pomáhají i při upřesňování výpočetních modelů u dalších projektů.
Čtěte také: Městské klima Brna
Bioplynové stanice jsou stabilní výrobní zdroje s možností regulace nebo špičkování. Navíc to jsou energetické zdroje, které mají silný sociálně ekonomický efekt. Jejich provozování totiž přináší nabídku pracovních příležitostí, a to většinou na venkově. Bioplynová stanice prostřednictvím platby za provoz, převážně za vstupní suroviny, ponechává část provozních tržeb přímo v místě instalace.
Cílem vyhodnocení provozu BPS Suchohrdly u Miroslavi bylo analyzovat "pouze" její výkon, výrobu a spotřebu za kalendářní rok. Analyzovaná BPS je původně stavbou na zelené louce, v bezprostřední blízkosti původního areálu živočišné výroby. V době její výstavby byl areál prázdný. Investor, soukromý zemědělec, si ale byl dobře vědom synergií, které skýtá provoz BPS ve spojení s živočišnou výrobou.
BPS je osazena netradičně třemi motorgenerátory, což je pro vyhodnocování provozu poněkud komplikovanější než u instalací s jednou kogenerací. Hlavní výhodou více motorů je bezesporu možnost regulace výkonu BPS od asi 90 kW až po plný výkon 530 kW. Jedna kogenerační jednota je vybavena pro provoz v ostrovním režimu a slouží tak i jako záložní zdroj při výpadku sítě.
Další výhodou vícenásobné instalace je i provoz motorů v ideálním režimu (tedy na plný výkon) s tím, že jen jeden stroj reguluje svůj výkon v závislosti na zvolené veličině (stav plynojemu, teplota, čas...). Stroje, které pracují na plný výkon, dosahují nejvyšší účinnosti, šetří provozní náklady a nejlépe využívají technický potenciál.
Logika regulace výkonu na této konkrétní BPS je tedy nastavena tak, že dvě jednotky pracují trvale a třetí je spouštěna podle potřeby, ideálně ve špičkách. Kogenerace "odpočívala" během roku jen 130 hodin, což je zhruba pět a půl dne. Takto vysoká disponibilita svědčí o skvělé práci servisu a obětavému nasazení obsluhy.
Roční průměrný výkon kogeneračních jednotek, přepočtený z průměrných denních výkonů, byl 480 kW, se směrodatnou odchylkou 23,7. Ani jeden den nenastala situace, kdy by průměrný výkon byl nulový, což v případě instalace jedné kogenerace není nic neobvyklého.
Zajímavým analytickým údajem je přepočet roční výroby elektřiny na objem reaktoru. Jde v podstatě o číslo definující výkonnost jednoho m3 reakčního objemu. Zahrnuje však v sobě velké množství dodatečných provozních předpokladů, a není možné se na něj dívat tak, že bioplynové stanice s horším číslem jsou špatné, a naopak. Největší vliv na výši tohoto čísla má energetická hustota a rychlost rozkladu organického podílu vstupního substrátu, a také schopnost technologie poradit si s vysokou průměrnou sušinou v reaktoru.
Sledovaná BPS vygenerovala 1416,6 kWh brutto výroby na každý m3 reakčního objemu za rok.
U BPS jsou nejvíce sledovány údaje o celkové výrobě a spotřebě. Výrobu je třeba alespoň letmo analyzovat každý den. Podrobněji pak každý týden a detailně jednou měsíčně.
Z netto výroby kogenerační jednotky si ještě před prvním fakturačním měřením "ukrojí" svou část i vlastní technologická spotřeba BPS (spotřeba nutná pro produkci bioplynu), která v tomto případě činila necelé 2 % z brutto výroby. Následuje ostatní spotřeba BPS (spotřeba z pohledu produkci bioplynu nedůležitá) a ostatní spotřeba přilehlých provozů (chov prasat) - celkem tedy 9,2 % (včetně ztrát na transformaci) z brutto výroby. Po odečtu všech ztrát a spotřeb v rámci celého areálu zemědělské výroby se do sítě dostává 80,15 % z brutto výroby.
Vlastní spotřebu kogenerace a technologie BPS je třeba pečlivě sledovat. V tomto případě šlo o velice přijatelnou hodnotu asi 7,5% z brutto výroby.
Analýza disponibility, výkonu, výroby a spotřeby konkrétní bioplynové stanice ukázala, že zdroj dosahuje velice dobrých provozních parametrů, především o oblasti disponibility - kogenerační jednotka Kj1 vykázala 8630 provozních hodin za rok. Skvělým výsledkem bylo dosažení průměrného výkonu 177kW u kogenerace KJ3 s instalovaným výkonem 180 kW.
Proces anaerobní fermentace v BPS
V bioplynových stanicích probíhá anaerobní fermentace (anaerobní digesce) a komplexní biologická rozložitelnost. Jde o vývoj bioplynu za nepřístupu vzduchu pomocí specifických bakterií.
Celý proces zahrnuje několik fází:
- rozklad, hydrolýzu a acidogenezi
- přeměnu komplexních organických látek (např. pektin nebo polysacharidy) na menší molekuly, schopné transportu dovnitř buňky
- vznik organických kyselin (např. kyselina octová, máselná)
- vznik jednoduché anorganické sloučeniny, oxid uhličitý a methan (bioplyn).
Doba fermentace se pohybuje od 20 - 45 dnů v závislosti na druhu vstupního substrátu.
Během procesu kofermentace se pravidelně vyhodnocují. Podle naměřených hodnot je proces fermentace optimalizován.
Využití bioplynu a ekonomické aspekty
Bioplyn se využívá hlavně spalováním bioplynu v kogeneračních jednotkách. Kogenerační jednotky zpracují vyprodukovaný bioplyn a energie je převedena na energii elektrickou a tepelnou. Prodej el. energie je ekonomicky nejefektivnější využití bioplynu.
Mezi základní ekonomické aspekty patří návratnosti vložených investic, náklady na provoz BPS a garantovaná výkupní cena energie. Vstupní investice to jsou investice na výstavbu BPS (KGJ), údržba BPS a nedílnou součástí jsou náklady na vstupní suroviny. Garantovaná výkupní cena el. energie je základem BPS = prodej el. rozvodným závodům za státem dlouhodobě garantovanou výkupní cenou.
Ekologický význam BPS
BPS přispívají ke snížení množství biologicky odbouratelných odpadů, ukládaných na skládky. Bioplyn, na rozdíl od oxidu uhličitého, který vzniká při rozkladu aerobním, nebude přispívat ke skleníkovému efektu. Fermentační zbytky z BPS jsou hodnotné organické hnojivo s podstatně sníženým žíravým účinkem. Při užití hnojiv z BPS se sníží spotřeba pesticidů, což zvyšuje odolnosti rostlin.
tags: #analýza #potenciálu #tvorby #odpadu #BPS
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]