Trávy jako obnovitelné zdroje energie se zřetelem na spalování

Pod pojem biomasa z rostlin můžeme zařadit slámu obilovin, řepkovou slámu, energetické dřeviny a energetické byliny. Byliny pro energetické využití jsou jednoleté a víceleté. Mezi víceleté energetické rostliny můžeme zařadit energetické trávy.

Výzkumem a využitím energetických trav se zabývala OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travinářská Rožnov-Zubří ve spolupráci s Výzkumným ústavem zemědělské techniky Praha a Vysokou školou báňskou - Technickou univerzitou v Ostravě.

Výzkum energetických trav sestával ze dvou etap. V první části výzkumu (1997-2000) byly ze skupiny vybraných druhů trav ověřeny a zjištěny trávy nejvhodnější pro energetické účely z hlediska výnosu zelené hmoty, suché hmoty a sušiny, spalného tepla a výhřevnosti. V první etapě byly do výzkumu zařazeny travní druhy uvedené v tabulce č. 1. Bylo provedeno hodnocení ladem ležící půdy (spontánních úhorů), dříve intenzivně obhospodařované zemědělské půdy z hlediska botanického, krajinářského a ekonomického. Ze všech zkoumaných druhů byly stanoveny 2-3 druhy trav vhodné pro energetické využití.

Ve druhé etapě výzkumu (2005-2007) byly ověřeny výnosové parametry (výnos zelené hmoty, suché hmoty, sušiny a její obsah) u vybraných travních druhů a lučních směsí zařazených do výzkumu v období jednoho až dvou měsíců před sklizňovou zralostí trav na semeno a v termínu do dvou měsíců po sklizňové zralosti trav na semeno s cílem stanovit nejvhodnější termín pro sklizeň energetických trav a travní druh s nejvyšším výnosem sušiny.

Pro výnosové účely byly založeny polní pokusy v obou etapách výzkumu energetických trav s jednotlivými travními druhy o velikosti parcel 10 m² s úrovní výživy dusíkem bez hnojení a s minimální dávkou dusíku 50 kg na hektar.

Čtěte také: Přírodní metody proti plevelu

Současně v druhé etapě výzkumu energetických trav proběhlo ověřování spalování travní biomasy v technických zařízeních v malých (tepelný výkon do 50 kW) i velkých kotlích (500 kW až 2 MGW tepelného výkonu).

V průběhu řešení výzkumného projektu druhé etapy výzkumu probíhaly zkoušky spalování travní biomasy v malých (tepelný výkon do 50 kW) i velkých kotlích (500 kW až 2 MGW tepelného výkonu). Pro zkoušky v malých kotlích byla travní biomasa peletována.

Na základě provedených spalných zkoušek ve velkých kotlích je možné doporučit spalování sena trav předně v kotlích určených pro spalování slámy. Jde o velké kotle Verner Golem s výkonem nad 900 kW. Dále byl úspěšně odzkoušen v roce 2007 kotel LIN-KA dánské firmy Danstoker o výkonu 190 kW. Spalování lučního sena bylo odzkoušeno v roce 2009 i na kotli STEP Trutnov o tepelném výkonu 700 kW.

Emise CO se při spalování lučního sena pohybovaly kolem 550 mg.m⁻³N při 11 % O₂ ve spalinách. Z hlediska spalování je travina lučního sena pro kotle tohoto typu vhodným palivem. Emise NOx byly 383 mg.m⁻³N při 11 % O₂ ve spalinách. Tato hodnota je opět příznivě nízká a svědčí o seřízeném spalovacím procesu s nízkým přebytkem vzduchu. Pro porovnání emisí byly uvažovány pouze časy provozu kotle.

V útlumovém režimu je odstaven spalinový ventilátor a průtok spalin do komína přes zavřenou klapku je minimální. Obsah spalitelných látek v popelu byl 11 %, což je nízká hodnota. Při spalování sena byl v popelu patrný výrazný podíl spečenců popela.

Čtěte také: Jak pečovat o trávu v novém lese?

Při spalování sena trav je častým problémem nízká teplota tavení popela, nejspíše zapříčiněná vysokým obsahem SiO₂ a poměrem dalších relevantních oxidů.

Byly provedeny analýzy obsahu oxidů vhodných surovin pro výrobu biopaliv, respektive výběr vhodného aditiva pro směsná fytopaliva na bázi trav. Podle teoretických poznatků jsou pro chování popela rozhodující poměry obsahu oxidů hliníku, křemíku, sodíku, draslíku, manganu a vápníku. Hlavní prvky působící, dá se říci proti sobě, jsou vápník a křemík.

S ohledem na rozšiřování skartačních center jsme provedli letos prvkové rozbory a analýzu oxidů u skartačního papíru. Na základě disponibilní bilance a rozborů fytomasy uvažované pro výrobu směsného paliva byly určeny další vhodné směsi k odzkoušení.

Výrobní postup briket byl následující. Veškeré komponenty byly zpracovány na řezačce s odebranými síty. Skartační papír je nařezán na rozměr 5 × 15 mm. Následně byla provedena homogenizace směsi a samotné lisování briket. Brikety byly vyráběny na laboratorní peletovací lince, kde je základem peletovací lis firmy Briklis.

S vyrobenými vzorky byly provedeny spalné zkoušky na spalovacích akumulačních kamnech SK-2 RETAP 8 kW. Testované topeniště je určeno ke spalování dřevní biomasy. Spalovací zkoušky proběhly se standardním palivem - dřevní brikety a následně se zkušebními briketami.

Čtěte také: Krása přírody zachycená objektivem

Srovnávacím etalonem bylo spalování čisté dřevní hmoty v podobě dřevních briket. Výhřevnost dřevní hmoty je cca 19 MJ.kg⁻¹. Výhřevnost sena je kolem 16,8 MJ.kg⁻¹. Výhřevnost ostatních materiálů se pohybuje kolem 15 MJ.kg⁻¹. Tyto rozdíly nejsou z hlediska energetického významné.

Pro spalovací proces jsou podstatné popeloviny a jejich fyzikálně-chemické vlastnosti po spálení. Typ a charakter popela po spálení v podstatě u všech typů paliv a způsobu spalování ovlivňuje konstrukci ohniště. Kamna jsou určena pro spalování dřevní hmoty s obsahem popela kolem 1 % (v suchém stavu).

Použití skartačního papíru se projevuje zvýšením teploty tavení popela a zároveň i určitým zhoršení emisních parametrů oproti dřevu.

Alternativou pro hospodaření na půdě v horských a podhorských oblastech je cílené pěstování a využití trav pro energetické účely.

Na základě výnosových výsledků sklizně zejména u většiny travních druhů v České republice vhodných pro energetické účely lze doporučit sklizeň trav pro energii (zejména pro travní hmotu využitou pro spalování) v období sklizně trav na semeno a maximálně do jednoho měsíce po této sklizňové zralosti.

Na základě výsledků provedených spalných zkoušek ve velkých kotlích je možné doporučit spalování travičkového sena předně v kotlích určených pro spalování obilní slámy.

Aktuálně panuje „bouřlivý“ stav plošného ukončení provozní podpory výroby elektřiny z OZE pro nově postavené zdroje. Kromě zastavení provozní podpory pro nové bioplynové stanice uvedené do provozu v roce 2014 přinesl loňský rok další nároky na provozovatele BPS. Letopočet se přehoupnul na hodnotu 2014 a přinesl s sebou po téměř deseti letech existence definitivní ukončení provozní podpory pro bioplynové stanice (BPS). Když se podíváme zpět, podařilo se za tuto dobu vybudovat celé odvětví, které ve své většině kvalitně funguje. Bylo by možné samozřejmě udělat mnoho věcí lépe, méně využívat kukuřici a více odpadní biomasu, neztrácet tak velké množství vyrobeného tepla, být šetrnější k životnímu prostředí.

Česká bioplynová asociace eviduje 500 bioplynových instalací (včetně sedmdesátky kogeneračních výrob elektřiny ze skládkového plynu) s výkonem 392 MWel a produkcí blížící se k 2,3 TWh za rok. Budoucnost ovšem již nevypadá tak růžově. Kromě zastavení provozní podpory pro nové bioplynové stanice uvedené do provozu v roce 2014 přinesl loňský rok další nároky na provozovatele BPS. Jde zejména o technické záležitosti stanovené novelou energetického zákona č. 458/2000 Sb. v podobě povinností umožnit technologicky i organizačně dispečerské řízení BPS, což znamenalo pro mnohé nutnost dovybavení svého provozu. Dále se objevil s novelou zákona č. 165/2012 Sb.

Jako důsledek negativních ohlasů na boom obnovitelných zdrojů energie lze očekávat právě v roce 2014 řadu kontrol subjektů pobírajících podporu za výrobu energií z OZE. Bioplynové stanice má ve svém plánu například Státní úřad inspekce práce, Hasičský záchranný sbor, Česká inspekce životního prostředí, Technická inspekce ČR a samozřejmě také Státní energetická inspekce. Zaměřovat se budou na dodržování řady právních předpisů, norem i na vlastní dokumentaci k provozu bioplynových stanic.

Život provozovatelům neusnadní ani Energetický regulační úřad, který dbá na minimalizaci změn u dotovaných subjektů, zejména pak parametrů kogenerační jednotky, nebo na velmi přísné podmínky uplatnění zeleného bonusu na KVET. V každém případě je viditelná snaha státu hledat jakékoliv pochybení a tím omezit zatížení rozpočtů nebo je vylepšit vybranými pokutami. Plošná pochybení mohou navíc aktivovat snahy o retroaktivní změny (jako např. formou již existujících solárních srážkových daní).

Kam by se měl obor výroby a využití bioplynu ubírat dál? Bez dotací bude cesta klikatá, složitá, nikoliv však neschůdná. Jedním z principů bude efektivní využití vstupních surovin a důsledný postup od nejlevnějších k nejdražším, tedy využívání zejména odpadních substrátů. Dalším potenciálem pro zlepšení technologií je zvyšování konverzní účinnosti (především u drahých substrátů) a doplňkové materiálové vytěžení substrátů (komplexní biorafinerie).

Pokud se podíváme na nejbližší období a podmínky, které jsou nyní nastaveny, je potřeba začít analýzou Cenového rozhodnutí Energetického regulačního úřadu č. 4/2013 ze dne 27. listopadu 2013, kterým se stanovuje podpora pro podporované zdroje energie. Nová výrobna elektřiny využívající v kogenerační jednotce s výkonem do 550 kWel bioplyn z bioplynové stanice uvedené do provozu po 1. 1. 2014 získá další doplňkový zelený bonus za kombinovanou výrobu elektřiny a tepla ve výši 900 Kč/MWh.

Kromě uvedených podpůrných schémat lze jako nastavené podmínky vnímat i úroveň cen elektřiny nakupované ze sítě, a to ve výši cca 2700 Kč/MWh u středních podniků. Z toho vychází také jeden z modelů, kdy podle studie Ústavu zemědělské ekonomiky a informací existuje reálná možnost provozovat malé bioplynové stanice do 400 kWel pouze s určitou počáteční investiční dotací.

Další možností, jak v nejbližším období úspěšně provozovat novou bioplynovou stanici, je začlenit ji přímo do energetického hospodářství potravinářského podniku. Z potravinářských odpadů doplněných případně o další suroviny pak lze vyrábět energie, které budou kompletně spotřebovány v provozu. Tím dojde k úspoře na nakupované elektřině (případně plynu, teple) a zároveň k maximalizaci bonusu za KVET díky kompletnímu využití tepla. Podobně lze uvažovat o odpadářské bioplynové stanici integrované přímo do průmyslového areálu, kdy její výroba nepřekročí hranice tohoto areálu.

Z hlediska bonusu za KVET je ovšem nejvýhodnější postavit malou bioplynovou stanici o výkonu 200 kWel (produkčně 100 kWel - kogenerační jednotka musí být dvojnásobně dimenzovaná) jako špičkový zdroj s provozem pouze 12 hodin denně. Zde bude dosaženo nejvyšších hodnot vykupované elektřiny i maximalizace bonusu za KVET na 2000 Kč/MWh. Problémem je nalezení správného průmyslového partnera s adekvátním odběrem elektřiny a nejlépe i tepla.

Určitou naději dává oboru také návrh hnutí ANO, resp. předsedy poslaneckého klubu, Jaroslava Faltýnka. Podle tohoto návrhu by měly být dotace pro BPS obnoveny, dostat by je měly však jen ty stanice, které elektřinu a teplo vyrábějí minimálně z 80 procent z biologicky rozložitelných odpadů a statkových hnojiv, samozřejmě při dodržení limitu instalovaných 550 kWel. Pokud by zde byly stanoveny i podmínky pro využití tepla a minimální technologická úroveň, mohl by to být zajímavý návrh cílený na základní polohu bioplynových stanic, včetně plnění nitrátové směrnice.

Požadavek na zaknihování akcií u Centrálního depozitáře cenných papírů, jak ho na základě intervence poslance Milana Urbana požaduje novela zákona č. 165/2012 Sb., je finanční zátěží nejen pro provozovatele bioplynových stanic, ale i pro provozovatele zdrojů pro městské sítě centrálního zásobování teplem. Centrální depozitář cenných papírů ale není státní podnik, ale soukromá akciová společnost se zahraničními vlastníky, která paradoxně sama nemá zaknihované akcie. Podle ředitele Teplárenského sdružení Martina Hájka „... získá tato společnost dodatečné příjmy v řádu desítek miliónů korun“.

Ministr zemědělství Martin Jurečka podal proto pozměňovací návrh k novele zákona č. 165/2012, který by měl z povinnosti zaknihování akcií zemědělce vyjmout.

Komentář recenzenta Ing. Vladimír Stupavský: Článek fundovaně reaguje na aktuální „bouřlivý“ stav plošného ukončení provozní podpory výroby elektřiny z OZE pro nově postavené zdroje. Více jsme se tématu věnovali v článku Biomasa a bioplyn ve fázi II. - období podotační. Spustila se také debata ohledně povinného zaknihování akcií u společností, které pobírají veřejnou podporu z výroby elektřiny a tepla z obnovitelných zdrojů. Po 30. 6. 2014 budou mít totiž nárok na čerpání podpory pouze ty výrobny, jejichž vlastnická struktura umožňuje dohledat informace o jejich držitelích (majitelích). To je na jednu stranu pochopitelné, protože stát chce mít přehled o příjemcích desítek miliard korun podpory na OZE, na druhou stranu to může komplikovat provoz a fungování především menších provozovatelů OZE, jako jsou např. bioplynové stanice. Opět zde platí, že celé odvětví doplácí na nezvládnutý systém podpory OZE, který vygradoval skrze nekontrolovanou podporu pro fotovoltaické elektrárny a také ukazuje na brutální deformaci tržního prostředí vnějšími dotačními zásahy.

tags: #travy #jako #obnovitelne #zdroje #energie #se

Oblíbené příspěvky:

• Správné zapojení spotřebičů
• Kariéra v ochraně přírody
• Zero waste Jihlava
• Svoz odpadu Frýdek-Místek
• Zkušenosti ze školy v přírodě ZŠ Štětí