Pokusím se o realistický
nástin problému bez emocí a ideologického
pozadí. Tento článek se zabývá
energetickou, nikoliv technologickou stránkou a nezahrnuje
názory autora, nýbrž vychází z ověřitelných
údajů.
Všechny uvedené údaje jsou
ověřitelné v následujiících zdrojích:
ČSÚ, ERÚ, MŽP, MPO, i-EKIS, CAPPO
Vychází se z
následujících předpokladů:
Zdroje ropy v
příštím desetiletí se budou omezovat,
třeba najít náhradu pro dopravu a chemii.
Při
omezené produkci ropy vyvstane otázka priorit –
doprava nebo chemie.
Při prudkém poklesu produkce ropy už
to přestane být otázka priorit, ale úplné
náhrady.
Bude vzrůstat tlak na využití nefosilních
zdrojů, bezpečných a šetrných k životnímu
prostředí.
Bude nutné využít mix všech
dostupných a funkčních zdrojů a začlenit je do
energetické soustavy.
Nárust cen energií bude
vyvíjet tlak na úspory, které budou mít
ovšem dopad ekonomiku.
Všeobecně se
předpokládá, že biomasa bude využita v následujících
oblastech:
1. výroba elektrické + tepelné
energie – kogenerací, současně elektřina s teplem
2.
pohonné hmoty – v různých formách
(bioetanol, bionafta, vodík)
3. chemický průmysl
– náhrada ropy jako suroviny při výrobě
4.
přírodní hnojivo – to už se ale moc
neuvádí, např. podestýlka ze stájí,
která nebyla zpracována na bioplyn, zaoraná
sláma z kukuřice a pod.- něčím se musí hnojit
nebo neporoste.
5. další energetické
výdaje, které je třeba vynaložit na celou
technologii výroby a zpracování biomasy,
t.zv vlastní spotřeba:
- Energetické náklady
na pěstování biomasy (chemická hnojiva,
obdělávání, zavlažování, dopravy,
sušení, skladování, výroba
pelet)
- Dopady nerovnoměrných možností pěstování
biomasy. Podle průzkumu např. v úrodné Polabské
nížině je veškerá půda obdělávaná
za účelem pěstování potravinových plodin
nebo krmiv to znamená nutný dovoz pěstované
biomasy z jiných regionů do kogenerátorů.
-
Nepříznivý vliv opakovaně pěstováné
biomasy jako monokultury .
- Energetické náklady
na komprimaci, zkapalňování, hydridaci, skladování
a dopravu vodíku vyrobeného pyrolýzou –
pokud je dodáván vodík, tak musí být
v použitelném stavu.
Každý proces má svou energetickou potažmo ekonomickou bilanci, která musí být zakalkulována, jinak to nepojede. Pokud se tajně předpokládá, že další potřebná energie dle bodu 5 se někde najde – dnes se nachází ve fosilní elektrické síti a v ropě – tak po vyčerpání fosilu musíme sáhnou do OZE nebo jiné energie, pokud OZE nestačí. Každý zdroj musí produkovat čistou energii bez vnějších dotací.
Provedeme
vyhodonocení dostupného potenciálu biomasy při
využití všech neobdělaných ploch v ČR:
Podle
studie MŽP „Informace o potenciálu OZE“ je
dostupný potenciál 140 PJ tj. pěstované z 1,3
mil ha půdy + 45 PJ zbytků dřeva a palivového dřeva, odpadové
lesní biomasy = 185 PJ
= 51 TWh energie.
Při výpočtech
se provádí přiměřené zaokrouhlování
a převod na společnou jednotku TWh.
Začneme nejdříve u bodu
4.
- předpokládejme, že 10 % z potenciálu biomasy
připadne na hnojení tj. 51×0,1 = 5,1 TWh
Od
potenciálu 51 TWh odečtem 10% na hnojení = 5,1 TWh
zbývá 46 TWh
- předpokládejme že další
výdaje podle bodu 5 jsou 15 % tj. 46×0.15 = 6,9
TWh zbývá 39 TWh
3.
Chemický průmysl 12,0 TWh = 43 PJ – chemická
výroba umělých hmot, hnojiv, léčiv, atd.
Vycházíme ze současné spotřeby ropy 1 mil tun a
po přepočtu na energii dostaneme 43 PJ = 12,0 TWh. Zde se
nepředpokládá podstatná redukce v produkci, aby
se neochromila další odvětví průmyslu. Úspory
můžeme očekávat v oblasti energetické spotřeby.
Zbývá 39 - 12 = 27 TWh. To
je hodnota, kterou rozdělíme mezi energii elektrickou,
tepelnou a pohonné hmoty, zatím rovným dílem
a dostaneme hodnotu 13,5 TWh. Ve
skutečnosti bude mít přednost výroba elektrické
energie pro zajištění rovnováhy sítě před
PH.
1. elektrická
+ teplná energie 13,5 TWh – účinnost
kogenerátoru závisí na typu elektrárny,
(turbíny paroplynové, spalovací, parní,
motory viz. i-EKIS), vezměme průměr:
produkce elektřiny
25%
produkce tepla 45%
Výsledkem je dosažitelná
produkce:
elektřiny 13,5×0,25 = 3,38 TWh tj.
3,38/58×100 = 5,83 % současné spotřeby (r. 2004
56,3 TWh, roční přírustek spotřeby 1,6 TWh = 58
TWh pro rok 2005 )
tepla 13,5×0.45 = 6,08 TWh tj.
6,08/55×100 = 11,05 % současné spotřeby (dle
ČSÚ r. 2004 198 PJ = 55 TWh)
2. pohonné
hmoty 13,5 TWh (bioetanol, bionafta, zahrnuta i přímá
výroba vodíku pyrolytickou reakcí+Fischer
Tropsch, není zahrnuta výroba vodíku
elektrolyticky, který se může vyrábět z případných
přebytků elektrické energie, tuto hodnotu může ukázat
simulace).
Při účinnosti výroby PH 30% 13,5×0,3
= 4,05 TWh tj. 4,05/20,5×100 = 19,76 % současné
spotřeby (dle ČSÚ r. 2004 nafty=18,1 TWh a benzin=2,4 TWh=20,5
TWh, LTO a TTO jsou zahrnuty v teple).
Poznámky
Biomasa se jeví jako stabilní zdroj pro výrobu elektřiny, ale nikoliv regulační, protože není spustitelný z regulačního stanoviště. Stabilizující může být ale pouze tehdy, když roční objem biomasy bude rovnoměrně po celý rok spalován v kogenerátorech.
Celkový potenciál biomasy je možné rozdělit různě: když přidáme do jedné oblasti, musíme ubrat z druhé, protože celkový objem potenciálu musí zůstat stejný, pokud nedospějeme k nějakému závažnému zjištění. Mohou se měnit i účinnosti, ale to se musí prokázat.
Vzhledem k územní nerovnoměrnosti produkce biomasy je nutná náročná logistika.
Výhodou je, že je možné využít většího množství dostupných technologií a vybrat tu nejefektivnější a že tento zdroj umožní zefektivnění nakládání s odpady s ohledem na ekologické dopady.
V literatuře se objevují údaje o vyšší produktivitě rostlinných materiálů oproti fosilním jako surovinový zdroj pro chemii, ale to je spíš otázka spekulací nebo laboratoních pokusů než prověření ve výrobním procesu.
Uvedený dostupný potenciál není maximalistický, takže je možné, že bude větší, ale výpočet se prováděl metodou nejslabšího článku v případě suchého roku, kdy výnos biomasy může klesnout až na polovinu. Zde bohužel ani dešti, ani větru neporučíme.
Nejsou zde uvedeny poměry produkce PH – podíl etanolu, bionafty, mísení se současnými PH, to je otázka dalšího vývoje technologií pěstování a motorů a společenské potřeby.
Kdo není číslům nakloněný, může se orientovat pomoci tučných hodnot a v závěrečné tabulce.
Souhrn výsledků: podíl produkce na současné spotřebě
Oblasti využití |
Produkce energie v [TWh] |
Procento pokrytí současné spotřeby |
---|---|---|
Elektřina |
3,38 |
5,83 % |
Teplo |
6,08 |
11,05 % |
Pohonné hmoty |
4,05 |
19,76% |
Chemický průmysl |
12,0 |
100,00 % |
Mojmír Štěrba, programátor simulačních modelů