Odpad na výrobu 1 kW z bioplynu v České republice

Tuhý komunální odpad (TKO) je specifický druhem odpadu, jeho odstraňování je vážným ekologickým a ekonomickým problémem. Podle obecného pravidla nakládání s hmotami, jež vytvářejí TKO, je nejvýhodnější snižovat množství odpadu (tzv. prevence). To znamená vytřídění složek odpadu s následnou recyklací, která má přednost před likvidací (většinou spalováním nebo ukládáním na skládkách).

Zavádění obnovitelných energetických zdrojů, mezi něž anaerobní fermentace vlhkých organických materiálů s jímáním bioplynu patří, může významně přispět k výrobě elektrické energie a zároveň k omezení plynných emisí z organických odpadů všeho druhu. Hlavní význam této technologie je zpracování odpadů a vedlejších produktů na bioplyn a fermentovaný substrát využitelný k hnojivářským účelům.

Pohlížet na odpady jako na něco, čeho je potřeba se rychle zbavit, je v současnosti již přežitek. Jednou z cest, jak získat z odpadů energii, je její přímé využívání přes tepelné výměníky a konverzi kinetické energie. Druhou cestou je uvolnění nebo transformace energie vázané chemicky do využitelné formy, buď ve formě elektřiny, tepla nebo paliva. Do této kategorie lze zařadit i produkci bioplynu, která se u nás donedávna vztahovala především k odplynování skládek komunálních odpadů a stabilizaci čistírenských kalů na ČOV. Tento potenciál je z větší části (80 %) využit.

Legislativa a odpady

Nová právní úprava odpadového hospodářství (zákon č. 185/2001 Sb.) důsledně zavádí předpisy EU. Zákon upřednostňuje využívání odpadů před jejich odstraňováním a zvýhodňuje materiálové využití odpadů před využitím energetickým. V připravované vyhlášce (podrobnosti nakládání s odpady) je uveden zákaz skládkování kompostovatelných odpadů a uvedeno omezení skládkování BRO v jednotlivých cílových letech. Nová legislativa účinně navozuje využívání BRO progresivně stanoveným základním poplatkem za ukládání komunálních odpadů (v r. 2002 - 200 Kč/t, v r. 2009 - 500 Kč/t) a vytvořením povinné finanční rezervy pro rekultivaci a sanaci skládek (ve výši 100 Kč/t).

S cílem snížit emise skleníkových plynů byl v evropské směrnici 1999/31/ES o skládkách odpadů stanoven požadavek na snížení množství biologicky rozložitelného komunálního odpadu (BRKO) ukládaného na skládky. Z celkového množství BRKO uložených na skládku v roce 1995 je třeba snížit toto množství do roku 2006 na 75 %, do roku 2009 na 50 % a do roku 2016 na 35 % této hodnoty. Česká republika využila možnosti odložení těchto cílů o čtyři roky pro ty státy, které v roce 1995 ukládaly na skládky více než 80 % komunálních odpadů.

Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově

Při zpracování materiálů, které jejich „původce“ charakterizoval jako odpad, je třeba dodržovat legislativní ustanovení zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech ve znění pozdějších předpisů a všech prováděcích vyhlášek MŽP k tomuto zákonu vydaných a jejich inovací. Při uvádění zfermentovaného substrátu - digestátu na trh je třeba se řídit ustanoveními zákona č. 156/1998 Sb.

Bioplyn a jeho využití

Bioplyn je směs plynů vznikající při mikrobiálním rozkladu organické hmoty v nepřítomnosti kyslíku. Jde o nejznámější produkt tohoto rozkladu. Na bioplyn se dají v bioplynových stanicích přeměnit čistírenské kaly, kejda, veškerý organický odpad z rostlinné i živočišné výroby.

Biomasa je obecný pojem pro materiál vhodný pro využití k energetickým účelům formou metanogenní fermentace. Za biomasu je v užším pojetí považována organická hmota rostlinného původu vznikající na bázi fotosyntetické konverze sluneční energie. Pod pojmem biomasa si však můžeme představit substanci biologického původu, která zahrnuje rostlinnou biomasu (fytomasu) pěstovanou na půdě, hydroponicky nebo ve vodě, živočišnou biomasu, vedlejší organické produkty a organické odpady.

Nejvýhodnější variantou se jeví využít bioplyn pro své vlastní potřeby buď přímo pro ohřev teplé užitkové vody, nebo lépe pomocí kogenerační jednotky vyrobit teplou užitkovou vodu a elektrickou energii, příp. chlad. Tento faktor bude mít stále větší motivační význam při rozhodování o výstavbě bioplynových stanic.

Bioplyn se z reaktorů odvádí do nízkotlakého plynojemu (objemu na asi 0,5 denní produkci bioplynu) a odtud se rozvádí k dalšímu využití.

Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace

• Spalování - technicky nejjednodušší způsob využití bioplynu.
• Výroba elektrické energie a tepla - technicky a investičně náročnější způsob. Výhodou je, že takto vyráběná elektřina je vykupována za dotované ceny. K výrobě elektrické energie je možno použít tzv. kogenerační jednotky (zatím nejpoužívanější), turbíny, mikroturbíny, palivové články.
• Úprava bioplynu na kvalitu zemního plynu - znamená odstranění oxidu uhličitého, sulfanu, a dalších příměsí a nečistot. Takto upravený bioplyn je teoreticky následně možné dodávat do sítí zemního plynu resp. čerpacích stanic na pohon motorových vozidel. Náklady na úpravu jsou relativně vysoké, ale zase je zabezpečeno 100 % využití produkovaného bioplynu. V České republice není dosud legislativní rámec na toto využití. V některých zemích jsou již provozní zkušenosti s dodávkou upraveného bioplynu do sítí zemního plynu (Německo, Rakousko, Švédsko).

Bioplynové stanice (BPS)

Bioplynová stanice je technologické zařízení využívající procesu anaerobní digesce ke zpracování bioodpadu, případně jiného biologicky rozložitelného materiálu. Hlavním produktem anaerobní digesce je bioplyn, který lze využít jako alternativní zdroj energie. V bioplynové stanici lze zpracovávat kejdu, hnůj a jiné odpady z živočišné výroby, fytomasu, odpady z rostlinné výroby, ze stravování, biologicky rozložitelný komunální odpad a čistírenské kaly. Vhodné jsou zvláště materiály s vyšší vlhkostí. Často se uplatňuje kofermentace, tzn. zpracování různých materiálů v jednom zařízení.

V současnosti je přibližně 300 bioplynových stanic v ČR a na Slovensku. Optimální množství bioplynových stanic by bylo 700. První stanice byla postavená v roce 1990 v ČR u Klimkovic, byla zkonstruována na objem 250 m3 kejdy. Měla výkon 600 kW, 4 motory v kogenerační jednotce.

Většinou se bioplynové stanice staví u podniků, ve kterých vzniká velké množství biomasy vhodné k anaerobní digesci, jsou to kravíny, prasečáky atp. Pořizovací cena bioplynové stanice je zhruba 50 000 000 Kč, návratnost této investice bývá do 10-ti let.

Pro obce a města jsou BPS ve vhodných lokalitách efektivním způsobem řešení zpracování bioodpadů a jejich aktivního odklonu ze skládek v souladu s požadavky legislativy.

Jako jednu z priorit pro následující období stanovil stát využívání vlhké biomasy k produkci bioplynu a následnou výrobu elektrické energie a tepla. Podpora BPS oproti slunečním elektrárnám přesdstavuje nižší zátěž pro daňové poplatníky (cca 4 Kč za 1 kWh z BPS oproti cca 12 Kč za 1 kWh z FVE). Díky kontinuální výrobě elektrické energie představuje tento zdroj nižší zátěž pro elektrickou distribuční síť.

Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice

Vhodným řešením pro zpracování bioodpadu by mohlo být využití již existujících čistíren odpadních vod s již vybudovanými reaktory pro anaerobní fermentaci. Kofermentace čistírenských kalů s vysokým obsahem dusíku spolu s bioodpadem, který má vysoký obsah uhlíku, může zlepšit chemické vlastnosti zpracovávaného materiálu (poměr C/N) a zlepšit výnosnost bioplynu. Čistírny odpadních vod mají často výhodnou polohu pro svoz komunálního bioodpadu a odpadů z údržby zeleně, produkovaných obcemi.

Investice do obnovitelných zdrojů energie (OZE) jsou v ČR mezi investory velmi oblíbené zejména z důvodu garantované výkupní ceny elektrické energie.

Ekonomické aspekty a podpora

Podstatné přitom je, že na základě cenového rozhodnutí Energetického regulačního úřadu byla letos zvýšena výkupní cena elektrické energie vyrobené z bioplynu na bioplynových stanicích zvýšena na zmíněných 2,98 koruny za jednu kWh. Tato cena je pro produkci elektrické energie z bioplynu zajímavá - surovinami mohou být přitom i energetické rostliny i celé spektrum vhodných komunálních i průmyslových bioodpadů.

Relativně vysoké investiční náklady znamenají prakticky jedinou nevýhodu bioplynových stanic. Vzhledem k tomu, že pro příjem bioplynové stanice využívající bioplyn k výrobě elektrické energie a tepla je z hlediska příjmů absolutně nejdůležitější prodej vyrobené elektrické energie, se běžně udávají investiční náklady na jednotku instalovaného elektrického výkonu kogenerace. U stanic s výkonem kolem 100 kW je cena kolem 4200 eur u stanic kolem jednoho MW 2 500 až 3000 eur na kW instalovaného elektrického výkonu. Cena by měla zahrnovat kompletní stanici, kterou představují příjmová jímka, reaktor, plynové a elektrické rozvody, plynojem, kogenerační jednotka a uskladnění fermentačního zbytku na dobu zhruba 4 až 6 měsíců.

Provozní náklady jsou poměrně nízké a představují kolem 5 % investičních nákladů. Moderní bioplynové stanice vybavené měřící a regulační technikou vyžadují kolem 3 až 5 hodin práce jednoho člověka denně.

Pro výpočet příjmu z prodeje elektrické energie je rozhodující účinnost kogenerační jednotky. U dnešní soustrojí se běžně pohybuje v rozmezí 35 až 40 % z dodané energie v bioplynu. Tepelná účinnost (voda teplá 90 oC) je v rozmezí 45 až 55 %. Provoz kogenerace se počítá pro 8000 až 8300 motohodin ročně. U zpracování biologicky rozložitelných komunálních (BRKO) a průmyslových odpadů (BRPO) je možno počítat se ziskem za jejich zpracování.

Obnovitelné zdroje energie jsou podporovány prostřednictvím výkupních cen určovaných Energetickým regulačním úřadem od roku 2002. Výkupní ceny však nezaručovaly ve všech případech přiměřenou návratnost. Teprve od roku 2006 je v platnosti zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů garantující 15letou návratnost investic.

Výkupní cena byla v roce 2002 stanovena pro výrobu elektřiny spalováním bioplynu na 2,50 Kč/kWh, pro nové výrobny uvedené do provozu od 1. 1. 2004 byla snížena na 2,40 Kč/kWh. Výkupní cena pro nové instalace v roce 2006 byla na základě nového zákona nastavena na 2,98 Kč/kWh, zároveň byl ve všech kategoriích nově zaveden zelený bonus, jehož hodnota byla o 0,97 Kč/kWh nižší než výkupní cena. V roce 2007 byla výkupní cena pro nové instalace zvýšena na 3,04 Kč/kWh, zelený bonus byl ve všech kategoriích o 1,12 Kč/kWh nižší. V roce 2008 byla výkupní cena zvýšena na 3,30 Kč/kWh a pro zařízení využívající určenou biomasu na 3,90 Kč/kWh, zelený bonus byl ve všech kategoriích o 1,18 Kč/kWh nižší než výkupní cena. Do roku 2008 byly rozlišovány bioplynové stanice podle termínu uvedení do provozu, od roku 2009 jsou rozděleny pouze do dvou kategorií podle typu používané biomasy. Výkupní ceny od té doby zůstávají stálé, mění se pouze výše zeleného bonusu.

Z hlediska rozvoje bioplynových stanic i všech obnovitelných zdrojů energie má klíčovou pozici Zákon o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie č. Dalším důležitým dokumentem jsou cenová rozhodnutí Energetického regulačního úřadu (www.eru.cz), kde se každoročně stanovují výkupní ceny elektrické energie z obnovitelných zdrojů.

Srovnání výkupních cen elektřiny z bioplynu ve vybraných zemích (pro bioplynovou stanici o elektrickém výkonu 150 kWp)

tags: #odpad #na #výrobu #1kw #z #bioplynu

Oblíbené příspěvky:

• Cviky pro Každého
• Fakta o životě zvířat
• Ochrana přírody a udržitelný rozvoj
• Proměny vyhledávání dle Romana Duška
• Česká divoká zvěř: statistický přehled