Jaký je dosažitelný podíl energie z biomasy v podmínkách ČR ?

Autor: Mojmír Štěrba <(at)>, Téma: Ostatní, Vydáno dne: 18. 03. 2006

Chtěl bych připomenout neustále se opakující slova : vrhneme se na biomasu a máme vystaráno, jenomže autoři jaksi zapomínají uvést, kolik energie v biomase v ČR máme a kolik toho z biomasy energeticky můžeme získat a pro jaké účely.

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

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