ABE_04_2011 22.2.2012 10:45 Stránka 1 ročník 5 cena 2,5 číslo 4/2011 BIOMASA regionálne palivo na vykurovanie BIOPLYN v živočíšnej výrobe
ABE_04_2011 22.2.2012 10:45 Stránka 2 ZETOR. PRVÝ CHYTRÝ TRAKTOR. ZETOR HITCHTRONIC Zetor ako prvý na svete prináša HitchTronic jedinečnú novinku, ktorá obsluhe traktoru zásadne uľahčuje oranie. Automatickú reguláciu trojbodového závesu Zetor HitchTronic sme vyvinuli v spolupráci s firmou Bosch Rexroth. Toto unikátne ale jednoduché riešenie prináša značné zvýšenie produktivity a uľahčenie práce nezávisle na schopnostiach obsluhy alebo hutnosti oranej pôdy. PREDSTAVUJEME INTELIGENTNÝ SYSTÉM HITCHTRONIC. www.zetor.com Traktor je Zetor. Od roku 1946. 2
ABE_04_2011 22.2.2012 10:45 Stránka 3 Príhovor štvrťročník pre poľnohospodársku energetiku 4/2011, ročník 5 Vydáva: A.B.E. združenie pre poľnohospodársku biomasu, 900 41 Rovinka 326, Redaktor: Ing. Štefan Pepich, PhD. Redakčná rada: Prof. Ing. Ján Gaduš, PhD. Doc. Ing. Jan Piszczalka, PhD. Ing. František Zacharda, CSc. Ing. Štefan Pásztor Ing. Jozef Nahácky Ing. Miroslav Kušnír Ilustračné foto: Ing. Š. Pepich, PhD., Adresa redakcie: Agrobioenergia, 900 41 Rovinka 326 Kontakt: Tel.: 0907 158 005, 0903 119 797 e-mail: stefan.pepich@gmail.com f.zacharda@gmail.com www.abe.sk Tlač: D&D International Slovakia s.r.o., Vajnorská 135, Bratislava Povolené: Ministerstvom kultúry SR pod evidenčným číslom: EV 3009/09 Redakcia nezodpovedá za obsahovú správnosť inzerátov a príspevkov. Príspevky neprešli jazykovou úpravou, nevyžiadané rukopisy a fotografie nevraciame ISSN 1336-9660 Z OBSAHU Príhovor................................. 3 Zo sveta................................. 4 Biomasa regionálne palivo na vykurovanie..... 5 Z domova................................ 7 Cielené pestovanie biomasy a jej využitie v evergetike.............................. 8 Bioplyn v živočíšnej výrobe................. 10 Pilotné projekty na výrobu drevoplynu v Rakúsku 15 Príklady využívania biomasy pri výrobe tepla v Rrakúsku.............................. 19 Gravimetrická analýza tuhých biopalív........ 23 Biomasa bol prvý a dlho jediný zdroj energie, ktorý začal človek využívať. Ako zdroj tepla mu slúžil rastlinný materiál, ktorý sa nachádzal jeho v blízkosti. Jednalo sa o drevo, suchú trávu, trstinu a podobne. Dlho však tento proces prebiehal na veľmi primitívnej úrovni s veľmi malým energetickým zhodnotením paliva. Až oveľa neskôr začala byť biomasa vytlačovaná fosílnymi palivami. V súčasnosti využívanie biomasy na energetické účely prežíva svoju renesanciu. Nejde však o návrat na začiatok éry uspokojovania energetických potrieb človeka. Na rozdiel od našich prapredkov, v súčasnosti energiu obsiahnutú v biomase využívame podstatne efektívnejším a sofistikovanejším spôsobom. Podstatou trendu smerujúceho k širšiemu využitiu biomasy sú predovšetkým environmentálne a ekonomické argumenty. Jedno sa však od našich predkov musíme naučiť a to je využívať tú formu biomasy, ktorá sa nachádza v našej blízkosti. Tým sa zvýši náš ekonomický efekt z jej využívania. Z pohľadu Slovenska má využitie biomasy výrazný ekonomický prínos. Väčšinu spotrebovaných fosílnych palív v súčasnosti dovážame, čo zvyšuje našu energetickú závislosť. Na druhej strane máme dostatok biomasy, ktorú zatiaľ energeticky nevyužívame v požadovanej miere. Biomasa je na Slovensku najperspektívnejší obnoviteľný zdroj energie. Využívanie biomasy na výrobu elektriny fermentáciou v bioplynových staniciach je do veľkej miery ovplyvňované legislatívou a samotnými politikmi, ktorý majú stále negatívne postoje k jej využívaniu ak sa jedná už o konkrétne kroky pre jej podporu, a nie len o verbálnu podporu.. Naše uspokojenie po prijatí zákona č. 309/2009 Z.z. o podpore obnoviteľných zdrojov energie a vysokoúčinnej kombinovanej výroby a o zmene a doplnení niektorých zákonov, veľmi rýchlo vyprchalo, keď sa v plnej miere ukázali nedostatky tohto zákona v praxi pri podpore OZE na ktoré sme poukazovali už pred jeho prijatím. A uskutočnené novely zákona situáciu vôbec nezlepšili, ba práve naopak ešte zhoršili. Tomuto problému sme sa už na stránkach nášho časopisu venovali mnohokrát. Žiaľ ani kritika, ani konštruktívne návrhy zo strany odborníkov očakávané zmeny v podpore OZE nepriniesli. V prípade bioplynových staníc aj podpora formou štrukturálnych fondov priniesla len sklamanie a výzva zo začiatku roku 2010 nebola doteraz vyhodnotená zo strany PPA. Pritom o podporu výstavby BPS požiadalo viac ako 35 záujemcov. Aj z týchto dôvodov sa na Slovensku začali viac budovať zriadenia na výrobu tepla z biomasy, rôznych výkonových parametrov od malých do 50 kw v rodinných domoch až po niekoľko MW v kotolniach pre centrálne zásobovanie teplom. Pri týchto zariadeniach totiž nie je investor a prevádzkovateľ až tak obmedzovaný zákonom a ani odborníci zo strany politikov a URSO nemajú na ich budovanie a prevádzku až taký vplyv. Príkladom je nárast nových kotolní na biomasu na Slovensku ktoré každoročne vo zvýšenom počte začínajú svoju prevádzku. Je len na škodu, že nie je vypracovaný žiadny systém evidencie takýchto zariadení a tým aj možnosť sledovania nárastu podielu využívania biomasy na energetické účely. Získavanie údajov je zdĺhavé, komplikované a neúplné. Podľa výsledkov TSÚP Rovinka, ktorý počas roku 2011 monitoroval zariadenia na výrobu tepla z biomasy s inštalovaným výkonom nad 300 kw. Na Slovensku je v prevádzke viac ako 670 týchto zariadení s celkovým inštalovaným výkonom viac ako 1 800 MW s priemerným výkonom 2,74 MW. Výsledky boli vyhodnotené aj podľa jednotlivých krajov. Najvyšší inštalovaný výkon je v Bansko Bystrickom kraji až 509 MW, nasleduje Prešovský kraj s inštalovaným výkonom 380 MW a Košický s výkonom 325 MW. Najnižší inštalovaný výkon zariadení na spaľovanie biomasy má Trnavský kraj 17 MW a Bratislavský 28 MW. V počte zariadení vedie kraj Prešovský s 258 kotolňami nasledovaný krajom Žilinským so 135 kotolňami na bio- 3
ABE_04_2011 22.2.2012 10:45 Stránka 4 masu. Naopak najmenej týchto zariadení je v kraji Bratislavskom 13 nasledujú kraj Trnavský 21 kotolní a kraj Nitriansky 32. Najvyšší priemerný výkon na jedno zariadenie na výrobu tepla z biomasy má kraj Košický a to až 7,76 MW, nasleduje kraj Bansko Bystrický s priemerným výkonom 5,85 MW. Najnižší priemerný výkon je v Trnavskom kraji a síce 0,83 MW. V drvivej väčšine sa jedná o zariadenia na spaľovanie drevnej štiepky na čo poukazujú aj najvyššie počty týchto zariadení v krajoch bohatých na lesy. Naopak kraje s prevažujúcou ornou pôdou Bratislavský, Trnavský a Nitriansky majú v prevádzke týchto zariadení najmenej. Pre tieto kraje by bolo výhodné využívať tú biomasu, ktorej majú najviac a to je jednoznačne poľnohospodárska biomasa. A tu je práve ten prípad, kedy by sme sa mali učiť od našich predkov, a využívať tú formu biomasy, ktorú máme najbližšie. V dnešnej dobe sa nám núkajú rôzne formy biomasy ako vedľajší produkt pri pestovaní poľnohospodárskych kultúr ale aj veľké množstvo energetických plodín a tráv. Práve pestovanie týchto druhov plodín na poľnohospodársky nevyužívanej pôde, ktorej máme na Slovensku takmer 500 tis. ha, by mohlo viesť k tak často pertraktovanej diverzifikácii poľnohospodárstva. Poľnohospodári by si mali vedieť touto formou podnikania v energetike znížiť náklady na prevádzku a zlepšiť svoju obchodnú bilanciu. Možností je veľa, les si treba vedieť vybrať tú správnu. A na vidieku boli ľudia známy od nepamäti tým, že vedeli využívať sedliacky rozum. Aj teraz by sa ho mali chytiť a začať biomasu, ktorej majú po chotári množstvá aj využívať vo svoj prospech. Ing. Štefan Pepich, PhD. riaditeľ sekretariátu A.B.E. Zo sveta Bioplynové elektrárne zdražili kukuricu a hnojovicu Praha 20.10.2011 - Výhodou bioplynových elektrární je, že ako surovinu v nich možno použiť prakticky čokoľvek. Od technických plodín pestovaných priamo za účelom ich využitia v staniciach cez hnojovicu, jatočné zvyšky až po kuchynské odpady. S rozvojom bioplynových elektrární preto vzniká obava, že cena týchto produktov pôjde hore. Svoje skúsenosti s tým má i ČEZ, ktorý prevádzkuje jednu bioplynku v podbrdskom Číčove, v ktorej využíva hlavne kukuricu a prasaciu a hovädziu hnojovicu - teda zmes tekutých a tuhých výkalov. ČEZ však nevlastní chov, z ktorého by surovinu získaval, a preto ju kupuje od okolitých farmárov. Poľnohospodárom nový odberateľ v okolí prišiel vhod a išli s cenou hore. V období niekoľkých posledných mesiacov došlo k miernemu nárastu cien hnojovice, uvádza hovorca ČEZ. Prípad Číčovskej bioplynky je skôr výnimkou. Väčšina prevádzkovateľov staníc si buď základnú surovinu sama produkuje, alebo odoberá od spriatelených susedov. Žiadny oficiálny cenník, ktorý by určoval cenu hnojív živočíšneho pôvodu, neexistuje a ceny sú tak často zmluvné. Podľa šéfa Asociácie súkromných poľnohospodárov si farmári navzájom vypomáhajú hnojovicou len tak zadarmo. Pritom po prechode bioplynovou stanicou vznikne z pôvodných surovín výživné hnojivo, ktoré na rozdiel od hnojovice nezapácha. Dôležitou surovinou pre bioplynky je tiež kukurica, ktorej cena v poslednej dobe rástla. Tá je naviac celkom nevhodná pre pestovanie v kopcovitých oblastiach, kde hrozí erózia pôdy. Mnohých poľnohospodárov napriek tomu lákajú výkupné ceny, a tak kukuricu pestujú aj na svahoch. Agrárna komora chce preto nastaviť limity pre využitie kukurice v bioplynkách. Kvôli nárastu pestovania technických plodín do bioplyniek na úkor rastlín na výrobu potravín však podľa odborníkov nehrozí zdraženie jedla v obchodoch. Česká republika je v rastlinnej produkcii prebytková, takže má problém sa zbaviť prebytkov. Podľa agrárneho analytika nemôžu mať dotované energie ani vplyv na konečnú cenu elektriny pre spotrebiteľa. Ministerstvo priemyslu naopak odhaduje, že pokiaľ bioplynky budú pribúdať rovnakým tempom, porastú ceny elektriny o 1,7 % pre domácnosti a 2,5 % pre podniky. Spolupráca Agrárnej komory ČR a Energetického regulačného úradu Praha - Predstavitelia Agrárnej komory ČR a Energetického regulačného úradu (ERU) sa dohodli na dlhodobej užšej spolupráci súvisiacej s pripravovaným zákonom o podporovaných zdrojoch energie, najmä v oblasti bioplynových staníc, kde sú pre výrobu elektriny využívané predovšetkým účelovo pestované poľnohospodárske plodiny. Podmienky pre podporu výroby elektriny z bioplynových staníc ukladá vyhláška č. 482/2005 Zb., ktorá stanovuje parametre a druhy biomasy a ďalej spôsoby jej využitia. Výška podpory výroby elektriny z bioplynových staníc je určená cenovým rozhodnutím ERU. Predstavitelia Agrárnej komory ČR, ktorí v pestovaní energetických plodín vidia aj jednu z alternatív českého poľnohospodárstva a možnú cestu rozvoja jednotlivých regiónov, ako aj zmysluplné využitie pôdneho fondu, navrhli ERÚ súčinnosť pri overovaní druhov biomasy určených ako palivo pre bioplynové stanice. Cieľom budúcej spolupráce je zabrániť špekuláciám v oblasti účelovo pestovaných poľnohospodárskych plodín. Ako uviedol Energetický regulačný úrad výmenu informácií s Agrárnou komorou, súvisiacich s rozvojom bioplynových staníc, veľmi víta. Znalosť konkrétneho prostredia a podmienok v poľnohospodárstve je veľmi cenná a považuje ju za ďalší krok v tom zmysle, aby sa už nemohla opakovať situácia ako pri budovaní slnečných elektrární. Vývoj v oblasti obnoviteľných zdrojov energie musí byť v súlade s Národným akčným plánom a záväzkami vo vzťahu k EÚ, výroba elektriny z týchto zdrojov však nesmie vo svojom dôsledku prinášať neúmerne vysoké dodatočné náklady a tým zvyšovať konečnú cenu elektrickej energie pre všetky skupiny zákazníkov. 4
ABE_04_2011 22.2.2012 10:45 Stránka 5 Biomasa regionálne palivo na vykurovanie Doc. Ing. Jan Piszczalka, PhD. Prof. Dr. Ing. Richard Pospišil, SPU v Nitre Biomasa bola vždy palivom poskytujúcim teplo nie len na slovenskom vidieku. V súčasnosti sme zameraní na zemný plyn, uhlie a menšej miere aj na iné fosílne palivá. Sme naviazaní na tieto zdroje energie a preškrtnúť ich by nemalo nič spoločné s logikou. Návrat k biomase neznamená krok späť. Ide o environmentálnu uvedomelosť a v prvom rade o prirodzenú reakciu obyvateľstva v boji s vysokými cenami paliva a jeho dopravy distribučnou sieťou. Približne 90 % energie dovážame až z ďalekého zahraničia, čo má málo spoločné s ochranou klímy tým viac, že sme schopní si časť energie dopestovať, respektíve vyrobiť. Tak vysoká závislosť Slovenska od cudzích energetických zdrojov hraničí s hazardom, keďže sme odkázaní na vôľu či nevôľu politikov štátov, cez ktoré sa transport energie uskutočňuje. Kúriť treba a rozhodnutie pre ten či iný druh paliva záleží od životného štýlu jednotlivca, jeho finančných možnosti a v prípade vidieka aj od dostupnosti k palivu. Rozhodnutie pre biomasu často súvisí s morálnymi zábranami obyvateľstvá podporovanými skeptickými názormi laikov a lobistickými skupinami niektorých energetikov. Do úvahy treba vziať aj nedostatočne rozvinutý trh s energetickou biomasou a a skutočnosť, že záujem o kúrenárske drevo spôsobil za posledných niekoľko rokov prudký vzostup jeho ceny. Biomasa je veľmi progresívnym palivom. Pre poľnohospodárske podniky vyrábajúce slamu (pričom slamou treba rozumieť suchá steblá všetkých stebelnatých plodín, vrátane znovuobjavených plodín a tráv), táto je najlacnejším a najvýhodnejším palivom. Jeden kilogram suchej slamy s obsahom vody 14 % dosahuje výhrevnosť 15-18 MJ.kg -1, čo v prepočte znamená 4-5 kwh.kg -1 tepelnej energie. Skutočnosť často môže byť výrazne odlišná, ale kalkulovať s približne tromi kilowatthodinami energie z 1 kg slamy je reálne: 1 kg slamy 3 kwh Zadajme si ako príklad vyriešiť nasledovnú úlohu: Zabezpečiť vykurovanie skleníka biomasou slamy. (Palivom môže byť aj iná biomasa: drevné polená, štiepky, odrezky, brikety, pelety,...) Dané veličiny: Objekt: skleník s plochou 1,4 ha (14 000 m 2 ) Maximálna mesačná spotreba energie bude iba počas mesiaca február: 330 MJ.m -2.mes -1. (Pri výpočte každý z mesiacov má 30 dní!) Obr1. Zber amarantu rezačkou po desikácii mrazom Priemerná mesačná spotreba energie v priebehu ostatných mesiacoch roka: 130 MJ.m -2.mes -1 Vykurovacia sezóna: 280 dní Využitie energie: vykurovanie, výroba teplej vody Druh paliva: suchá pšeničná slama: výhrevnosť slamy 16 MJ.kg -1 (4,5 kwh.kg -1 ) úroda slamy 4,5 t.ha -1. Riešenie: Výpočet dennej potreby energie: Pri maximálnej spotrebe energie: 330 MJ.m -2.mes -1 : 30 dní = 11 MJ.m -2.deň -1 Pri priemernej spotrebe energie: 130 MJ.m -2.mes -1 : 30 dní = 4,33 MJ.m -2.deň -1. Výpočet ročnej potreby energie: 4,33 MJ.m -2.deň -1. 14 000 m 2 = 60 620 MJ.deň -1 60 620 MJ.deň -1. 280 dní.rok -1 = 16 973 600 MJ.rok -1. Výpočet výkonu kotla. Treba zvoliť kotol na výkon, ktorý pokryje maximálnu energetickú spotrebu skleníka v najchladnejšom z mesiacov počas pestovateľského obdobia. K tomuto treba pripočítať 10-20 % výkonu kotla na výrobu teplej vody; volíme 10 % (= koeficient 1,10): 11 MJ.m -2.deň -1. 14 000 m 2 = 154 000 MJ.deň -1 154 000 MJ.deň -1 : 24 h.deň -1 = 6 416,67 MJ.h -1 ; (1 MJ = 0,277777778 kwh; 1 kwh = 3,6 MJ) 6 416,67 MJ.h -1. 0,277777778 kwh = 1 782,4 kw 1 782,4. 1,10 = 1 960,64 kw. Voľba energetického kotla. 1 960,64 kw 2 MW Volíme teplovodný kotol s výkonom 2 MW. Potreba slamy a pestovateľská plocha. V našich klimatických podmienkach energetický kotol pracuje na asi 40 % výkon. Na vykurovanie používame dostupné tuhé biopalivá, ktorých výhrevnosť je rozdielna podľa obsahu vody. Volíme pšeničnú slamu zníženej kvality, ktorá poskytuje tepelnú energiu iba 3 kwh.kg -1. Vychádzame z výkonu kotla 2 MW (ktorý pri plnom výkone produkuje každú ho- 5
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 6 Obr3. Zaburinený porast je potenciálnym zdrojom tepelnej energie dinu 2 MWh tepelnej energie), ktorý každú hodinu spotrebuje teoretické množstvo slamy v množstve: 2 000 kw : 3 kwh.kg -1 = 666,67 kg.h -1 0,67 t.h -1 Denná spotreba slamy: 0,67 t.h -1. 24 h = 16 t.deň -1 Tento výpočet sa týka najstudenších dní v roku, avšak v našich klimatických podmienkach energetický kotol pracuje iba na asi 40 % výkon. Za vykurovaciu sezónu (280 dní) spotrebuje slamy: 280 dní. 16 t.deň -1. 0,4 = 1 792 t 1 800 t Pri úrode pšeničnej slamy 4,5 t.ha -1 je potrebná pestovateľská plocha: 1 800 t : 4,5 t.ha -1 = 400 ha. Stanovenie dopravnej vzdialenosti. Potrebné množstvo biomasy si podnik zabezpečuje z vlastných zdrojov alebo dodávateľským spôsobom. Nezabúdajme, že doprava biomasy zo vzdialenosti nad 40-60 kilometrov robí z nákupu kotla na biomasu vzhľadom na jeho životnosť takmer nenávratnú investíciu! Výpočet orientačnej dopravnej vzdialenosti biomasy (R) urobíme, ak si predstavíme, že vypočítaná pestovateľská plocha je kruhom s plochou 400 ha a energetický kotol sa nachádza v jeho strede: S = 400 ha = 4 km 2 R = (s/π) = (4/3,14) = 1,13 km 1,13 km < 40-60 km Vypočítaná dopravná vzdialenosť biomasy k energetickému kotlu 1,13 km je výrazne nižšia, než uvádzaná ekonomický nevýhodná vzdialenosť (40-60 km), čo hovorí v prospech pestovania energetických plodín a ich tepelného využitia. Predložený príklad ukazuje spôsob výpočtu potrebného množstva slamy a jej 6 pestovateľskej plochy na vykurovanie konkrétneho objektu tuhým biopalivom. Podobným spôsobom je možné vypočítať potrebné množstvo biomasy iných energetických plodín a drevín láskavec (Amaranthus), topinambur (slnečnica hľuznatá), technická konopa, trávy druhu Miscanthus, vŕba, topoľ, repka, tritikále, kukurica atd.. Kukurica, amarant a vŕba počas zberu vykazujú zvýšený obsah vody. Tieto druhy pred spaľovaním treba nákladne sušiť alebo voliť energetický kotol, o ktorom výrobca deklaruje, že je určený na spaľovanie vlhkej biomasy pyrolytickým spôsobom. Inač hrozí spaľovanie pri veľmi nízkej účinnosti energetického procesu, zamorovanie životného prostredia vysokou dymivosťou a produktmi nedokonalého spaľovania. Účinnosť spaľovacieho procesu kotla značne ovplyvňuje konečnú spotrebu paliva a má veľký vplyv na celkové náklady na vykurovanie. Vo výpočte nebola zohľadnená účinnosť spaľovania. Staršie klasické roštové kotly dosahujú účinnosť 65-70 %. Kotly so splynovaním tuhého biopaliva majú účinnosť 85-90 %. Uvedené vyžadujú suchú biomasu. Účinnosť moderných kotlov na spaľovanie vlhkej bio- Obr2. Zvyšky kukuričnej siláže sú veľmi vhodným zdrojom tepla pri ich spaľovaní pyrolytickým spôsobom
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 7 Z domova masy s obsahom vody 40-60 % pyrolytickým spôsobom, je radu 70-90 %. Vysoká teplota pyrolýzy spôsobuje z časti rozklad vody na vodík a kyslík, ktorých opätovné spojenie do molekuly vody súvisí s kladnou energetickou bilanciou chemickej reakcie. Vďaka takémuto priebehu spaľovacieho procesu kotly na vlhkú biomasu nevyžadujú sušenie biopaliva, čím významne šetria životné prostredie, finančné prostriedky na proces sušenia a na samotnú biomasu. Tuhá biomasa je nie iba regionálnym ale súčasne aj sezónnym palivom a preto vo výpočte treba uvažovať s potrebou skladových priestorov pre mimosezónne použitie. Pri výpočte skladových priestorov treba zohľadniť: priemernú hustotu biopaliva spôsob plnenia skladu sypný uhol; tento uhol (pelety, štiepky = 40 ) spôsobuje vznik mŕtveho priestoru medzi kužeľom nasypanej biomasy a stropom skladu obsah vody v biomase architektonické zábrany a iné. Jeden zo spôsobov skladovania energetickej biomasy prestavuje jej silážovanie respektíve senážovanie. Silážne skladovacie priestory poskytujú možnosť dlhodobého uskladnenia biomasy. Jestvujúce a nevyužité silážne žľaby z dôvodu poklesu stavov hovädzieho dobytka v SR predstavujú ideálny priestor na skladovanie siláže kukurice a amarantu. Amarant je jednoročná plodina, ktorej vegetácia trvá až do príc hodu jesenných mrazov. Ak po mraze napadne sneh alebo je daždivé počasie, zber suchej biomasy už nie je možný. Do úvahy pripadá jedine jej silážovanie či senážovanie na výrobu bioplynu alebo na spaľovanie pyrolytickým spôsobom v kombinácii so slamou. Výhodou senáže je neprítomnosť štiav pri jej príprave a možnosť priameho spaľovania. Silážovaný amarant je vhodné spaľovať spolu s balíkovanou slamou. Rovnako aj dlhodobo skladovaná siláž je menej vhodným materiálom na výrobu bioplynu, ale veľmi vhodným na spaľovanie cestou pyrolýzy. Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. VMSP-P-0063-09. Kukurica na tanieri, v aute, kozube, domácnosti Pravda 25.11.2011 - O kukurici sa už dlhšie hovorí ako o plodine budúcnosti. Už dávno neslúži ako jej prvým pestovateľom Mexičanom len na pečenie placiek. Európania a Američania kukuricou kŕmia dobytok, ošípané, hydinu, vyrábajú škrob aj sladidlo izoglukózu. V posledných desaťročiach sa zo zrna kukurice vyrába etanol, ktorý sa pridáva ako biozložka do benzínov. Najnovšie v automobilovom priemysle využívajú plasty vyrobené z kukurice. Kukurica bola však od nepamäti aj palivom. Pálilo sa nielen kôrovie, ale aj odzrnené kukuričné šúľky. V PD Ostrov pri Piešťanoch ročne spracujú niekoľko tisíc ton osivovej kukurice. Vedľajším produktom sú šúľky. Američania z nich vyrábajú polienka do kozubu. To isté sa chystajú robiť družstevníci v Ostrove. Roky nevedeli, čo s odzrnenými kukuričnými vretenami, teraz šúľky zlisujú do polienok s priemerom deväť centimetrov a dĺžkou 30 centimetrov. Poslúžia ako polienka do kozuba. Kukurica však nie je jedinou rastlinou, ktorá umožňuje zvýšiť energetickú nezávislosť Slovenska. Družstevníci v Dolných Salibách na pozemkoch, ktoré bývajú pravidelne podmáčané, a preto sú rizikové na pestovanie obilia či kukurice, vysadili rýchlo rastúce vŕby. Vlani teplárom do Šale dodali 1500 ton vŕbovej štiepky. Vŕba sa pokosí v zimných mesiacoch a nasledujúci rok dorastie. Spoločnosť Menert Therm ráta s pravidelnými dodávkami v najbližších 12 až 15 rokov. V čase, keď Európska únia tlačí poľnohospodárov do úhorovania pôdy, by pestovanie energeticky zaujímavých rastlín mohlo poľnohospodárom prinášať úžitok. A prospech z neho by mala celá krajina, pretože pôda by produkovala stále obnoviteľné palivo na vyhrievanie ľudských obydlí. Na lúkach rastie les, trávnik je namiesto fóliovníka Pravda 29.11.2011- Slovensko prichádza o lúky a pasienky, chová menej hovädzieho dobytka aj ošípaných a klesá dokonca výmera domácich záhradiek. Na tieto trendy upozornil druhý Štrukturálny cenzus fariem, ktorý uskutočnil Štatistický úrad SR v rámci pravidelných prieskumov Eurostatu. Cenzus fariem porovnával vývoj medzi rokmi 2001 a 2010. Pokračujúci pokles poľnohospodárskej výroby, prechod od intenzívnej k extenzívnej výrobe a znížený záujem o kedysi rozvinuté prídomové hospodárenie na pôde, odborníkov neprekvapil. Slovenská spoločnosť sa od roku 1989 rýchlo mení, menia sa priority ľudí, ako aj vlád, ktoré formujú štátnu agrárnu politiku. Na Slovensku sa chová už iba 464-tisíc kusov dobytka, z toho dojných kráv len 154-tisíc kusov. Za posledné desaťročie sa síce zastavil úpadok z deväťdesiatych rokov, keď poľnohospodári predali alebo poslali na jatky takmer milión kusov zvierat. Obdobným vývojom prešli chovy ošípaných. Súčasný úpadok je výsledkom podcenenia poľnohospodárskej profesie a ignorovanie podpory tohto rezortu. Poľnohospodárstvo sa dostalo na perifériu záujmu domácej politiky. Odvetvie sa stalo nepríťažlivým pre mladých ľudí. Aj väčšina absolventov Slovenskej poľnohospodárskej univerzity si hľadá uplatnenie mimo poľnohospodárskej prvovýroby. Strata atraktívnosti poľnohospodárstva je aj sociologickým problémom. Zaujímavý je napríklad úbytok domácich záhradiek. Ich plocha sa zredukovala za desaťročie z 2 358 hektárov na 1 079 hektárov. Niekdajšie pestovanie zeleniny v prídomových záhradách nesúvisí len s tým, že vidiečanom prestalo vynášať. Staré štruktúry poľnohospodárstva a s ním spojené odbytové a obchodné organizácie prestali existovať. Vznikli nové, napojené na zahraničie. Pracovať doma v záhradách alebo kosiť trávu na lúkach a vyrábať z nej seno sa prestalo rentovať. Vysvetľuje to, prečo sa neobrábajú tisíce hektárov lúk a pasienkov, prečo zmizli fóliovníky z dedín na juhu Slovenska. V slovenskej spoločnosti sa vymenili generácie, mladí ľudia nevidia zmysel v práci v záhrade či na záhumienku. Ak si kúpite lacnú fazuľu, hrach v supermarkete, aký význam má plahočiť sa v záhradke? Ľudia to pochopili a namiesto zeleniny majú trávniky. Táto nevyužívaná a z hľadiska poľnohospodárstva nepotrebná plocha by sa dala využívať na pestovanie plodín na energetické účely. 7
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 8 Cielené pestovanie biomasy a jej využitie v energetike Ing. Róbert Knoško, Ing. Martina Trenčanová, DALKIA a.s., Bratislava V súčasnej dobe, keď si EÚ stanovila výrazné zvýšenie podielu obnoviteľných zdrojov na celkovej spotrebe, má cielené pestovanie biomasy čoraz silnejšie miesto v plánoch energetických spoločností. Cielené pestovanie biomasy má za úlohu predovšetkým doplniť zdroje biomasy, ktoré môžeme považovať za klasické lesná drevná štiepka, odpady z drevárskej výroby, repková a obilná slama a pod. Pod cieleným pestovaním biomasy rozumieme zakladanie porastov energetických rastlín, ktoré sú primárne určené na energetické využitie. Z tohto hľadiska napríklad aj pestovanie repky na metylester alebo pestovanie kukurice za účelom využitia v bioplynových staniciach považujeme tak isto za cielené pestovanie biomasy na následné využitie v energetike. Tento druh cieleného pestovania však v podstate môžeme považovať za konvenčné pestovanie s presmerovaním tokov produkcie na priamu energetickú spotrebu, kedy sa využíva kompletná agrotechnika a skúsenosti pestovateľa bez potreby dodatočných investícií do techniky a v neposlednom rade aj nových poznatkov a vedomostí. Dalo by sa povedať že je to klasická poľnohospodárska výroba, kedy finálny produkt je dopredu určený na priemyselné využitie, konkrétne na energetické využitie. My sa v našom článku budeme venovať prevažne pestovaniu rýchlorastúcich drevín (RRD). Cielené pestovanie RRD má a bude mať čoraz väčší význam v zabezpečovaní stálych a trvalých dodávok biomasy. Bezpečnosť dodávok je prvoradá pri plánovaní a realizácii nových biomasových projektov v energetike. Stabilná palivová základňa je prvoradou nevyhnutnosťou, ktorá posúva každý nový projekt z fázy plánovania do fázy konečnej realizácie. Cielené pestovanie RRD vie zabezpečiť predpokladaný objem, kvalitu a včasnosť dodávok v závislosti na potrebe odberateľa, teda energetického zdroja. Keďže sa jedná o finančne aj časovo veľmi náročné projekty, máme na mysli komplexne projekt od výsadby, pestovania, spracovania po predaj a následné zhodnotenie, musí byť všetko navrhnuté detailne a s dostatočným časovým predstihom. Zber RRD nastáva v našich podmienkach zväčša až v 3. roku po vysadení, čo znamená, že zakladanie porastov musí byť robené už pred samotnou realizáciou daného energetického zdroja. Dôležitú úlohu tu zohráva identifikácia možností daného územia z hľadiska produkčného potenciálu. Samozrejme, že na pestovanie RRD sa neplánujú využiť pozemky najprodukčnejšie ale snahou je zakladanie porastov na plochách zamokrených, dlhodobo problémových, nevhodných pre konvenčnú poľnohospodársku výrobu. Porasty RRD sú zakladané na 15 a viac rokov, čo v poľnohospodároch evokuje nebezpečie záberu poľnohospodárskej pôdy a jej premena na budúci les. Nesmieme však zabúdať na to, že každý projekt pestovania obsahuje aj následnú rekultiváciu a pozemky musia byť dané do pôvodného stavu. Obvykle to býva po 15 20 rokoch. Ako všetko nové aj pestovanie RRD vzbudzuje počiatočnú nedôveru a našou úlohou nie je niekomu nasilu vnucovať naše predstavy a vízie. Chceme iba poukázať na to, že pestovanie RRD môže vytvoriť tzv. 3.pilier v poľnohospodárstve, popri klasickej rastlinnej a živočíšnej výrobe kedy môže každý poľnohospodársky subjekt diverzifikovať svoje podnikateľské riziká a následne optimalizovať svoje finančné toky. V čase keď ceny agrokomodít podliehajú turbulentným zmenám a sú v zásade nepredvídateľné, si môže poľnohospodár naplánovať finančný tok z pestovania RRD za vopred stanovených a jasne definovaných podmienok. Odber celej produkcie je dopredu garantovaný silným partnerom, ktorý je bezprostredným odberateľom a je priamo zainteresovaný na množstve a kvalite. Poľnohospodár tak má unikátnu možnosť byť v celom projekte úplne rovnocenným partnerom, čo ako dobre vieme zo súčasnej praxe v našich podmienkach je zriedkavé, ak nie vylúčené. Poľnohospodár tak nebude vazalom spracovateľov, obchodných reťazcov, priekupníkov a pod. V modeloch zakladania porastov RRD sú rôzne možnosti spolupráce, od úplného financovania pestovateľom, po spolufinacovanie pestovateľ dodávateľ výsadbového materiálu až naopak po úplné financovanie odberateľom alebo rôzne kombinácie dodávateľ(producent sadbového materiálu) pestovateľ odberateľ ( energetický podnik ). Všetko bude závisieť od možností a dohody všetkých zainteresovaných strán. V súčasnej finančnej situácii poľnohospodárskych podnikov a fáze rozvoja danej oblasti na Slovensku, sa nájde asi málo poľnohospodárskych subjektov, ktoré by sa pustili do pestovania RRD vo veľkej miere. Ale sme presvedčení, že po prvých úspešných projektoch prídu sami s požiadavkami na pestovanie, lebo je to určite jedna z nevyhnutných ciest, kedy môžu dlhodobejšie zastabilizovať svoje podnikanie bez obáv, čo prinesie ďalší rok. Ďalším benefitom je aj zamestnanosť v daných regiónoch, pretože pestovanie RRD by pozitívne zasiahlo predovšetkým oblasti s dlhodobou nezamestnanosťou. Zakladanie porastov, starostlivosť, ochrana, zber, následné spracovanie a doprava by priniesli dlhodobé pracovné miesta. Príjmy, za takto získané palivo, navyše zostávajú v rukách slovenských poľnohospodárov a podnikateľov naviazaných v celom logistickom reťazci. Aspoň čiastočne by sa mohlo zastaviť vyľudňovanie vidieka. Chceli by sme tiež poukázať na to, že kvalitný a profesionálne založený a vedený porast RRD v krajine pôsobí absolútne harmonicky. Každý, kto mal možnosť na vlastné oči vidieť ucelenú plochu porastu RRD v praxi, musí uznať že prirodzene zapadne do rázu krajiny a počas doby pestovania sa stáva významným stabilizačným prvkom v krajinnotvorbe a tvorbe vyváženého životného prostredia. Porovnajme to s porastmi poľnohospodárskych plodín, ktoré sú často v dôsledku nepriaznivého počasia alebo z finančných dôvodov zanedbané a neprinášajú žiadny reálny zisk a sú zdrojom sekundárneho zaburinenia a veľakrát vytvárajú dojem krajiny, ktorá nemá svojho pána. Ale paradoxne sú to tiež plochy, na ktoré štát poskytuje nemalé dotácie. Určite treba nájsť vhodnú rovnováhu medzi klasickou poľnohospodárskou výrobou a pestovaním RRD, kedy musí predovšetkým štát zohrať svoju nezastupiteľnú úlohu vytvorením vhodných legislatívnych a ekonomických pák na zabezpečenie tohto cieľa. Systém podpôr, garancií a jasnej vízie musí každému, kto má záujem v danej oblasti podnikať dať odpoveď na otázku, či do toho ísť a za akých podmienok. Ako sme už spomenuli, jedná sa o nemalé finančné investície na relatívne dlhú dobu a preto pravidlá hry musia byť jasné a dlhodobo predvídateľné. Sme presvedčení, že nielen pestovanie RRD ale aj pestovanie energetických plodín v blízkej budúcnosti bude významným prvkom v rozvoji energetickej sebestačnosti a ako bolo spomenuté vyššie aj v rozvoji zamestnanosti, vidieka ako takého, krajinotvorby a zdravého životného prostredia. Aj záplavy v roku 2010 nám dokázali, že energetické rastliny sú voči takýmto výkyvom počasia odolnejšie a môžu stabilizovať príjmy farmárov. Pre energetické spoločnosti zase zabezpečia trvalý zdroj paliva, ako doplnok k drevnej lesnej štiepke, pričom umožňujú využiť menej úrodné poľnohospodárske pôdy. Je potrebné len jasne zadefinovať potreby a možnosti a skĺbiť všetko tak, aby potenciálny pestovateľ alebo odberateľ mal vytvorené podmienky na uskutočnenie svo- 8
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 9 Výsadba topoľa Topoľ 5 mesiacov po výsadbe 1,5 ročný topoľ počas záplav v roku 2010 2,5 ročný topoľ Miscanthus v júni Miscanthus v auguste 9
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 10 Bioplyn v živočíšnej výrobe Ing. Jiří Čermák, SUMO s.r.o., Ing. Tomáš Cvengroš, Chemoprojekt, a.s. tcvengros@chemoprojekt.cz Bioplyn môže byť skvelou príležitosťou pre následné spracovanie zvyškov zo živočíšnej výroby, medzi ktoré patrí hovädzia či prasacia hnojovica, maštaľný hnoj, ale tiež jatoční odpad. Výstavba bioplynových staníc je vhodná pre väčšinu veľkých i stredných poľnohospodárskych podnikov a tiež pre farmy s jatkami. Tieto bioplynové stanice so zmiešanou fermentáciou primárnych zvyškov (hnojovica, maštaľný hnoj) a odpadov z jatiek patria medzi štandardné zariadenia prevádzkované v Dánsku už mnoho rokov. Ich fungovanie môže byť zdrojom zisku aj v českých a slovenských podmienkach. Pre uskutočnenie nevyhnutných výpočtov, spresnenie podrobností a vyhotovenie projekčných prác je potrebné získať nevyhnutné správne a stavebné povolenia. Rovnako je nutné požiadať o povolenie k pripojeniu k energetické sústave a predaju energie. Po dokončení všetkých týchto krokov je možné pristúpiť k stavbe bioplynového zariadenia s nízkymi prevádzkovými nákladmi a vysokou stabilitou. Skúsenosti s použitím zvyškov zo živočíšnej výroby vo vzťahu k bioplynu V týchto surovinách už nie je treba vidieť problémový materiál, ale cenný substrát pre ďalšie spracovanie. Cesta premeny na bioplyn je cestou k získaniu cennej energie a veľmi hodnotného hnojiva. Čo sú produkty s vysokou úžitkovou hodnotou. Využitím a premenou týchto odpadov na bioplyn sa náklady chovateľa či spracovateľa menia na zisk. Mnoho fariem so živočíšnou produkciou a s vlastnými jatkami majú obvykle vysoké náklady spojené s likvidáciou odpadu. K tomu sa pripájajú problémy so stále sa zvyšujúcou cenou energetických vstupov. To všetko je možné riešiť premenou biomasy na bioplyn. Živočíšne odpady, ktoré sú vhodné pre výrobu bioplynu 1. Primárna produkcia hnojovica maštaľný hnoj 2. Z jatiek flotačné kaly zo spracovania odpadových vôd tuky krv črevá mäkké časti Tato biomasa je obyčajne veľmi energeticky výdatná a môže slúžiť ako základná substancia pri výrobe bioplynu. Okrem týchto zvyškov možno k výrobe bioplynu využiť všetok čistý biologický odpad. Rastlinná surovina V Nemecku a v ďalších štátoch, ako napríklad na Slovensku a v Českej republike, je pre výrobu bioplynu využívaná hlavne kukuričná siláž či tzv. energetické obilie, čo je síce veľmi zaujímavý substrát pre fermentáciu teda kvasenie, ale tiež veľmi drahý a problematický. Je však obyčajne problematické využívať rastlinnú produkciu určenou k výrobe vysoko kvalitných potravín k energetickým účelom. V podstate možno tieto rastlinné zdroje označiť ako zdroje pre PRVÚ GENERÁ- CIU BIOENERGIE. Masové využívanie len rastlinnej biomasy pre výrobu bioplynu môže viesť k zvyšovaniu cien potravín nielen u nás, ale hlavne v treťom svete. Dánsky koncept Je to cesta využitia dostupných energetických odpadov s prípadne malým množstvom plodín, kde je to možné či výhodné. Z rastlinnej produkcie je využívané zrno so zlou kvalitou alebo nevyužiteľné časti ako sú kukuričné vretená, slama alebo zvyšky z kŕmnych zmesí. Zaujímavé môže byť využitie čistých zvyškov zo spracovania potravín, ako napríklad liehovarnícke výpalky a podobne. Toto je možné nazvať tzv. DRUHOU GENERACIOU BI- OENERGIE. Výstavba zariadení na výrobu bioplynu Zvyšky zo živočíšnej produkcie a jej spracovania sú používané na výrobu bioplynu v mnohých dánskych bioplynových staniciach. Tieto bioplynové elektrárne je možné teda považovať za vyspelé zariadenia využívajúce tzv. Dánsku technológiu. Na základe bežných laboratórnych testov alebo ďalších informácií vzťahujúcich sa ku konkrétnej biomase (substrátu) vypočítame stabilitu procesu, ako možno miešať rôzne suroviny s cieľom vytvorenia stabilného a efektívneho bioplynového procesu a aké množstvo plynu môže zmes biomasy produkovať. Časť zvyškov z jetiek, ako sú črevá, krv a ďalšie časti (produkty kategórie 3) musia prejsť hygienizáciou (sanitáciou) v zhode s predpismi EÚ. Vysoké hygienické štandardy sú v Dánsku dôležitými faktormi výstavby a prevádzky bioplynových staníc. Naša technológia je tak samozrejme plne v súlade so všetkými EU pravidlami a nariadeniami a rovnako tak aj s najprísnejšími veterinárnymi štandardami a to na jatkách i na farmách so živočíšnou výrobou a tam, kde sa využíva digestát. Výroba a využitie energie Bioplyn vytvorený zo zvyškovej produkcie je normálne využívaný vo vysoko efektívnych plynových motoroch pre výrobu elektriny a tepla. Vyrobená elektrina môže byť využitá buď na mieste (tj. na jatkách) alebo predaná do siete. Okrem bežnej výkupnej ceny elektriny je možné získať i tzv. zelený bonus z predaja elektrickej energie dovnútra farmy. Tepelná energie môže byť využitá v mieste výroby bioplynu alebo predaná napríklad v sieti centrálneho vykurovanie. Časť tepla je využitá pre ohrev v procesu fermentácie rovnako ako pre nevyhnutnú hygienizáciu. Dánska technológia zaručuje najnižšie možné nároky na 10
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 11 teplo v procese výroby bioplynu a pri hygienizácii a tým maximalizuje množstvo tepla vhodného pre vyžitie napríklad na jatkách či pre predaj v centrálnej sieti vykurovania. Napríklad ošipárne vyžadujú stabilnú teplotu. Prevažne sa jedná o vyhrievanie objektov pre prasnice s mladými, ale i o vykurovanie ďalších pomocných budov a tým zvýšenie úrovne hygieny a lepších pracovných podmienok pre zamestnancov. Využitie digestátu Digestát je vysoko kvalitne cenné hnojivo. Hygienizácia a efektívny bioplynový proces zaisťuje hnojivo bez prípadných patogénov a ďalších možných zdravotných rizík. Hnojivo je v základnej forme v tekutom homogénnom stave. Pokiaľ ide o živiny, jeho zloženie môže byť ľahko analyzované. V procese fermentácie väčšina organicky viazaného dusíku je transformovaná do voľného dusíku, ktorý je priamo využiteľný plodinami. To zvyšuje efektivitu a znižuje únik živín do životného prostredia. Behom metánovej fermentácie hnojovice a ďalších odpadov zo živočíšnej výroby sa zmesi spôsobujúce zápach rozkladajú, čo vytvára takmer bez zápachové hnojivo, ktoré môže byť bez nepríjemného obťažovania susedov použité k hnojeniu na poli. Skúsenosť s hnojením bola preukázaná v dánskych poľných testoch. Tieto pozitívne skúsenosti môžu byť priamo využité na českom a slovenskom trhu. Skúsenosť z Dánska umožňuje farmám závislým na svojich susedoch pri vývoze maštaľného hnoja či hnojovice získať omnoho ľahšie kontrakt na vývoz vyfermentovaného materiálu (digestátu) pretože táto surovina je preverená, bez patogénov a burín rovnako je vysoko efektívna a takmer bez zápachu. Máme skúsenosti v separácii na tuhé hnojivo bohaté na fosfor a na tekuté s vysokým obsahom dusíku. V mnohých oblastiach s intenzívnym chovom ošípaných dochádzalo k predávkovaniu fosforom, čo viedlo k obmedzeniu využitia hnojovice a tým i k obmedzeniu chovov ošípaných. Odstránením väčšiny fosforu z digestátu relatívne jednoduchým procesom pomocou dekantačnej odstredivky alebo iným zariadením je možné vyrobiť na fosfor málo bohaté kvapalné hnojivo, ktoré možno miestne využiť a potom vyvážať na fosforovú vlákninu bohatý kompost do oblastí, ktoré trpia nedostatkom fosforu a kde toto fosforové hnojivo môže byť predané. Môže používanie digestátu spôsobovať nejaké problémy? Viac ako 20 rokov skúseností z Dánska pri používaní digestátu z kombinovanej fermentácie maštaľného hnoja, odpadov z jatiek a ostatných priemyselných organických zvyškov ukazuje, že to nespôsobuje vôbec žiadne problémy. Naopak, digestát je veľmi výhodný pre štruktúru pôdy, pre životné prostredie rovnako ako pre ekonomiku. Kvôli hygienizácii kategórie 3 zvyšky v súlade s EU reguláciou kombinovanou s efektívnou termofilnou fermentáciou tu neexistuje žiadne zdravotné riziko pri šírení digestátu. V Dánsku je vyvážané ročne viac ako 2,5 miliónu ton digestátu. Väčšina z toho je zmes hnojovice a rôznych typov priemyselných zvyškov. Za posledných 20 rokov, keď je toto praktizované, nebola zaznamenaná žiadna choroba spojená s vývozom a šírením digestátu. Digestát je, ako už bolo spomenuté vyššie, vysoko efektívne hnojivo. 80 85% dusíku je prijímané rastlinami, čo znamená veľmi nízkou stratu dusíku - omnoho nižšiu, ako keď by bola hnojovica či maštaľný hnoj využitý bez fermentácie. Pre štruktúru pôdy je digestát lepší než surová hnojovica. Pokiaľ je táto aplikovaná priamo na pôdu, môže jej odoberať kyslík a vytvoriť bez kyslíkové zóny v pôde. Digestát kyslík nevyžaduje a tak žiadne bez kyslíkové zóny nie sú vytvárané. Okrem toho digestát v súvislosti s používaním chemických hnojív pridáva stopové prvky rovnako ako aj humus do pôdy. Fermentácia odvádza trochu z organického humusu v hnojovici, ale pretože sa jedná o ľahko fermentovateľné časti, tieto nemôžu využívať pôdu tak ako tak, ale proste byť sfermentované/skompostované v pôde pomocou kyslíku. Aký je potenciál? Potenciál závisí na množstve využiteľnej biomasy. Na mnohých farmách s vlastnými jatkami zvyšky možných zahrnuteľných ďalších druhov biomasy zo susedných potravinárskych prevádzok alebo fariem môžu produkovať približne medzi 500 až 1000kW elektrické energie a rov- 11
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 12 naké množstvo tepelné energie. Tieto prevádzky sú realizovateľné v českých i slovenských ekonomických podmienkach a za normálnych okolností s návratnosťou okolo šesť rokov. Dánsku technológiu poskytuje pre územie Českej a Slovenskej republiky spoločnosť Chemoprojekt, a.s. Praha v spolupráci so spoločnosťou SUMO s.r.o. Príklad Nižšie je hmotnostná a energetická bilancia pre bioplynovú stanicu s 1MW elektrického výkonu využívajúcu zvyšky z produkcie ošípaných a z jatiek. Táto prevádzka vyprodukuje približne 1 MW elektrické energie pre predaj (cca 8mil. kwh elektriny za rok), rovnako ako zhruba 0,8 MW tepla pre ďalšie využití (cca 7mil kwh tepla za rok). Digestát môže poskytnúť 100% hnojení na približne 1300ha poľnohospodárskej pôdy. Pokiaľ je digestát separovaný, tak môže byť vyprodukované cca 6000 t kompostu, čo je produkt určený pre ďalší predaj. Tekutá časť potom môže byť použitá na cca 950ha poľnohospodárskej pôdy. Zaujímavou predajnou stratégiou môže byť aj dočistenie bioplynu na biometán a dodanie takto vyrobeného biometánu priamo do existujúcej siete zemného plynu. Pri takto formulovanej predajnej stratégii predaja biometánu odpadajú investičné náklady súvisiace s kogeneráciou a skladovaním bioplynu a zároveň nevzniká teplo, s využitím ktorého môžu byť problémy. Pre tento prípad je nespornou výhodou aj vysoký stupeň plynofikácie Slovenska a Českej republiky a teda by nemal byť veľmi nákladný ani prístup k existujúcej sieti zemného plynu. 12
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 13 Blåbjerg - komunálna bioplynová stanica, výkon 1,5 MWel, suroviny: zvyšky po živočíšnej výrobe, priemyslové odpady, termofilná fermentácie Ølstrup - bioplynová stanica ako súčasť farmy, výkon: 600 kwel, suroviny: hnojovica ošípaných a priemyslový odpad, termofilná fermentácia Thorsø -komunálna bioplynová stanica, výkon: 1,6 MWel, suroviny: zvyšky po živočíšnej výrobe, priemyslové odpady, termofilná fermentácia Ribe komunálna bioplynová stanica, výkon: 2 MWel, suroviny: zvyšky po živočíšnej výrobe, priemyslové odpady, termofilná fermentácia Filskov - malá bioplynová stanica pre zvyšky po živočíšnej výrobe a priemyslové odpady Hegndal - bioplynová stanica ako súčasť farmy, výkon: 550 kwel, suroviny: hnojovica ošípaných a priemyslový odpad, termofilná fermentácia 13
ABE_04_2011 22.2.2012 10:46 Stránka 14 Zoznam autorov publikujúcich v časopise AGROBIOENERGIA v roku 2011 meno firma číslo Biath Peter, Ing. SjF STU v Bratislave 3 Bodík Igor, Doc. Ing. PhD. FCHOT STU Bratislava 1 Civáňová Ľubica, Ing. SPU v Nitre 2 Cvengroš Tomáš, Ing. Chemoprojekt, a.s. 4 Čermák Jiří, Ing. SUMO, s.r.o. 4 Gaduš Ján, Prof. Ing. PhD. SPU v Nitre 1,2 Giertl Tomáš, Ing. SPU v Nitre 2 Hutňan Miroslav, Doc. Ing. PhD. FCHOT STU Bratislava 1 Jančo Štefan, Ing. SPU v Nitre 1,2 Kára Jaroslav, Ing. CSc. VÚZT Praha 1 Knoško Róbert, Ing. DALKIA, a.s., Bratislava 4 Kolesárová Nina, Mgr. FCHOT STU Bratislava 1 Košík Lukáš, Ing. SPU v Nitre 2 Kováčiková Ľudmila, Ing. Agroinštitút Nitra 1 Králik Stanislav, Ing. SPU v Nitre 2 Križan Peter, Ing.PhD. SjF STU v Bratislave 3 Kuffa Rastislav, PhD. ASIO SK, s.r.o. Bytča 1 Marsová Eva, Ing. SÚTN Bratislava 1 Matúš Miloš, Ing. SjF STU v Bratislave 3 Michal Lazor, Ing. FCHOT STU Bratislava 1 Opáth Rudolf, Doc. Ing. PhD. SPU v Nitre 3 Pastorek Zdeněk, Ing. CSc. VÚZT Praha 1 Pepich Štefan, Ing. PhD. TSÚP Rovinka 2,3,4 Piszczalka Jan, Doc. Ing. PhD. SPU v Nitre 3,4 Porvaz Pavol, Ing.PhD. CVRV VÚA Michalovce 3 Pospíšil Richard, Prof. Dr. Ing. SPU v Nitre 4 Rajčáková Ľubica, Ing. PhD. CVŽV Poprad 3 Rusňák Peter, Ing. TSÚP Rovinka 2,3,4 Starinský Pavel, Ing SIEA B. Bystrica 1 Šmidová Erika, Mgr. TSÚP Rovinka 2 Šooš Ľubomír, Prof. Ing. PhD. SjF STU v Bratislave 3 Špalková Viera, Ing. FCHOT STU Bratislava 1 Tóth Štefan, Ing. PhD. CVRV VÚA Michalovce 3 Trenčanová Martina, Ing. DALKIA, a.s., Bratislava 4 Urbanovičová Oľga, Ing. PhD. SPU v Nitre 2 Vitázek Ivan, Doc. Ing. PhD. SPU v Nitre 4 Zacharda František, Ing. CSc. Bratislava 1,2,3 14
ABE_04_2011 22.2.2012 10:47 Stránka 15 Pilotné projekty na výrobu drevoplynu v Rakúsku Ing. Peter Rusňák, TSÚP Rovinka Jednou z nových podporovaných technológií je aj výroba drevoplynu z drevnej štiepky. Drevoplyn je produkt splyňovania biomasy, pri ktorom uhlík v molekulách reaguje za vysoké teploty nad 500 C s parou alebo kyslíkom, pričom vzniká zmes oxidu uhoľnatého - CO, vodíku - H 2, metánu - CH 4 a oxidu uhličitého - CO 2. V niektorých generátoroch vzniká tiež väčšie množstvo dechtových látok, ktoré obsahujú polycyklické aromatické uhľovodíky. Drevoplyn môže byť využitý k pohonu automobilov v bežných spaľovacích motoroch, ku ktorým je pripojený splyňovací generátor. Použitie plynných palív v motoroch s vnútorným spaľovaním nie je nové. Už v roku 1860 belgický inžinier J.E. Lenoir zostrojil dvojtaktný plynový motor. V roku 1876 ho nasledoval nemecký inžinier N. Otto (konštruktér benzínového motora), ktorý postavil štvortaktný motor na stlačený plyn. Podľa dostupných údajov prvý Ottov motor poháňaný bioplynom bol skonštruovaný v Indii v roku 1907. Tento spôsob využitia bol rozšírený aj v niektorých európskych štátoch, vrátane Slovenska, hlavne počas druhej svetovej vojny, keď ropa bola k dispozícii len pre armádne účely. Pri výrobe drevoplynu dochádza tak k premene tuhých palív, najčastejšie dreva, na plynné s cieľom získať čo najvyšší obsah energie v plynnej forme. Podstatné na celom procese však je zabezpečenie dostatočnej čistoty plynu. Vyčistenie drevoplynu od dechtových látok je nutné aj pre jeho použitie v sofistikovaných spaľovacích motoroch ako sú Stirlingov motor, spaľovacia turbína alebo v palivových článkoch. Na druhej strane dechtové látky zvyšujú výhrevnosť plynu pri jeho priamom spaľovaní. V mnohých splyňovacích zariadeniach, pripojených k motoru, sa súčasne využíva ťah vzduchu a pohyb piestov vo valcoch. Drevoplyn v motoroch s vnútorným spaľovaním je možné využiť tak na pohon Rakúska vláda podporuje nové technológie pilotnými projektmi. vozidiel ako aj na výrobu elektriny v stacionárnych motoroch. Motor automobilu si však vyžaduje isté úpravy. Zloženie drevného plynu sa mení v závislosti na použitej biomase a obsahu vlhkosti v palive. Drevoplyn možno použiť aj k vareniu a vykurovaniu alebo k výrobe elektriny. Oproti technológii zo 40. rokov minulého storočia sú dnešné generátory vybavené elektronickými kontrolnými systémami, takže nepotrebujú stály dohľad. Pre rozvod drevoplynu existujú dve možnosti: jeho vyčistenie a napojenie na rozvody zemného plynu jeho skvapalnenie pomocou Fischer - Tropschovej syntézy Obrázok č. 1 Obrázok č. 2 15
ABE_04_2011 22.2.2012 10:47 Stránka 16 takýchto zariadení okolo 75. Dve z nich si predstavíme bližšie. Zariadenie na výrobu a spaľovanie drevoplynu v Geiersbergu bei Schernham je u farmára, ktorý chová 50 ks kráv a obhospodaruje 90 ha pôdy, z toho 20 ha lesa, 40 ha lúk, 20 ha ornej pôdy a 10 ha mladého lesa.. Teplo využíva na vykurovanie hospodárskych budov, rodinného domu (obr.1) a ohrev vody v krytom bazéne (obr. 2). Na výrobu drevoplynu používajú pyrolyzér (obr. 3) a ročne spotrebuje 800-1 000 m 3 štiepky z vlastnej produkcie. Štiepka má rozmery do 4 cm a musí mať vlhkosť pod 15 %, preto je v halovom sklade dosušovaná (obr. 4) cez perforovanú roštovú podlahu pomocou teplého vzduchu z procesu výroby elektriny. Okrem štiepky farmár dosušuje aj obilie po zbere. Zariadenie, vybudované ako pilotný projekt, má tepelný výkon 70 kw a elektrický 30 kw. Výroba elektriny je doplnková, hlavná výroba je teplo pre vykurovanie. Zariadenie je v prevádzke len ak je potreba vyrobiť teplo. Nábeh zariadenia je okolo 20 minút. Časté vypínanie Obrázok č. 3 Obrázok č. 4 Drevoplyn je možné získať nielen z dreva, ale aj z viacerých iných vstupných surovín ako je napríklad slama, obilie či škrupiny z orechov. Vo všeobecnosti je možné povedať, že aj keď je drevoplyn, ale aj bioplyn možné využiť ako palivo v motorových vozidlách, táto možnosť sa zatiaľ na Slovensku prakticky nevyužíva. Podobne je to aj s jeho využívaním pri výrobe tepla a elektriny. Iná situácia je vo svete, kde sa zariadenia na výrobu drevoplynu z biomasy využívajú hlavne na kombinovanú výrobu elektriny a tepla. V susednom Rakúsku je Obrázok č. 5 zariadenia zvyšuje nároky na údržbu. V letných mesiacoch sa po zohriati vody v akumulačných nádržiach pyrolyzér vypína a voda v zásobníkoch vydrží pre potreby farmy cca 5 dní. Zo skladu sa dopravnými cestami dostáva štiepka cez tri bezpečnostné klapky a magnetický zmiešavač do zariadenia, kde pri teplote 800 16
ABE_04_2011 22.2.2012 10:47 Stránka 17 Obrázok č. 6 kateľa v Neukirchene an der Enknach (obr.7) a má elektrický výkon 2 x 150 kw a tepelný 300 kw. Podnikateľ zabezpečuje teplo pre centrálne vykurovanie obce s 200 odberateľmi. Teplom zohrieva aj vodu v akumulačnej nádrži o objeme 5 000 m 3, ktorá slúži ako zdroj tepla cez výmenník na dosušovanie štiepky. Vyrobenú elektrinu predáva do rozvodnej siete za 6 centov za kwh. Využíva väčšiu štiepku o rozmeroch okolo 8 cm. Štiepku si vyrábajú sami z dreva, ktoré je uskladnené, v blízkosti zariadenia (obr. 8), cca 2 mesiace pod holým nebom. Po štiepkovaní je uskladnená pod prístreškom (obr. 9) a pred jej využitím sa musí vysušiť na hodnotu pod 15 % obsahu vlhkosti. Ročne spotrebujú 8 000 m 3 štiepky. Dopravnými cestami (obr. 10) sa štiepka dostáva do dvoch zariadení na výrobu drevoplynu (obr. 11). Teplota pri pyrolýze je až 1 200 C. Vyrobený drevoplyn s teplotou okolo 800 C prechádza šiestimi keramickými filtrami kde je zbavovaný nečistôt a hlavne uhlíka. Zanesené filtre uhlíkom sa prefukujú pod tlakom a uhlík sa zachytáva v nádrži Obrázok č. 9 Obrázok č. 8 C prebieha pyrolýza. Drevoplyn s popolom o teplote 600 C prechádza výmenníkom, kde odovzdá časť tepla a ohrieva vodu v 10 000 l zásobníku (obr. 5), ktorá slúži na vykurovanie. Drevoplyn ochladený na cca 100 C prechádza filtrom, kde sa zbaví popola a nečistôt a čistý drevoplyn sa spaľuje v motore s generátorom (obr. 6). Počas procesu výrobu drevoplynu vzniká 5 10 % dreveného uhlia (uhlíka), ktoré farmár používa ako hnojivo. Vedľajší produkt je aj decht, ktorý spôsobuje najviac problémov pri čistení a údržbe zariadenia. Samotná kotolňa má rozmery 5 x 9 m. Vyrobená elektrina sa odvádza do rozvodnej siete. Teplo z chladenia motora sa taktiež využíva na ohrev vody v zásobníkoch. Investičné náklady na zariadenie boli 120 000.-. Keďže sa jedná o pilotný projekt dotácia z tohto titulu bola 20 %. Neukirchen an der Enknach Zariadenie na výrobu drevoplynu z drevnej štiepky je nainštalované u súkromného podni- Obrázok č. 7 Obrázok č. 10 Agrobioenergia časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2011 17