Bioplynové stanice se v současnosti dostávají stále více do popředí zájmu investorů z veřejné i soukromé sféry. Důvodem k tomu je na jedné straně veřejná podpora těmto zařízením, jež mají charakter obnovitelného zdroje, což láká zejména podnikatelské subjekty.
Druhou skupinou investorů jsou města a obce, u kterých výstavba bioplynové stanice může být ekonomicky zajímavým prostředkem k využití některých typů biologicky rozložitelných odpadů končících dnes při nejlepším v kompostárnách, či jen bez užitku na skládkách nebo v kanalizaci, po energetické a případně i materiálové stránce. S ekonomickou výhodností a obecně prospěšností bioplynových stanic (dále také BPS) se však pojí řada ale. Nejsou-li splněna, realizace nemusí splnit vkládaná očekávání a stanice se může brzy dostat i do existenčních potíží. Lze jim předcházet?
KRITICKÝ PROBLÉM - LOKALIZACE STANICE
Investoři při výběru lokality kladou dnes největší důraz na možnost využít stávajících hospodářských provozů (příjezdové cesty, betonová sila, jímky) a snížit tak výši nutných investic. Častokrát jsou však tyto areály na kraji obcí, v blízkosti obytných domů. Tato lokalizace není příliš šťastná.
Jako zařízení, jejichž podstatou je řízený rozklad rozličných látek organického původu za nepřístupu vzduchu, je přirozeným doprovodným jevem bioplynových stanic produkce pachů. Přestože hlavní složky produkovaného bioplynu - metan a CO2 - jsou plyny bez zápachu, bioplyn jako takový zapáchat může, a to i velmi silně. Zápach bývá způsoben obsahem sirovodíku (H2S) a dalších zejména sirných a dusíkatých organických sloučenin (např. merkaptany, aminy), které páchnou již ve velice nízkých koncentracích.
Hlavním původcem nežádoucích pachů u bioplynových stanic jsou však zpracovávané suroviny, a to jak na vstupu, tak i na výstupu fermentačního procesu. Samotný bioplyn totiž bývá sirnatých sloučenin do značné míry zbavován. Poté je energeticky využit v motorgenerátorech, případně je (či má být), jakožto hořlavý plyn s významným "skleníkovým" faktorem, spalován v havarijní fléře. Jeho úniky z vlastní technologie by měly být při správné obsluze minimální.
Neblahé zkušenosti s nadměrným pachem u bioplynových stanic postavených v posledním období (např. Bílovec, Kněžice ad.) však jasně ukazují, že i při sebelepší péči není možné produkci pachů zcela eliminovat. Na vině je neodborné řízení procesu, ale i nekvalitní, či dokonce absentující technická zařízení, která jsou schopna produkci pachů efektivně omezit (biofiltry, fléra).
V důsledku této rychle se rozšiřující špatné pověsti již řada nových projektů narazila při schvalovacím procesu pro vydání územního příp. stavebního povolení. Proti výstavbě se zvedla silná vlna odporu z řad místního obyvatelstva.
Jak se s problémem vypořádat? Je zjevné, že projekty dalších bioplynových stanic by měly být situovány v dostatečné vzdálenosti od obytných sídel a možné negativní vlivy pachů na okolí posouzeny nejen formálně v rámci zjišťovacího řízení, ale pokud je třeba i v rámci plné EIA. Současně by stanice měla být lokalizována tak, aby doprava surovin do a ze stanice neprobíhala po komunikacích vedoucích přímo obcí.
Vlastní produkci pachu je pak možné omezit druhem zpracovávaného substrátu, dále opatřeními v logistice (dopravou vozy se zakrytým ložným prostorem) a také způsobem skladování (zakrytím vstupních jímek, skladovacích nádrží zfermentovaného zbytku - digestátu apod.). Je i v zájmu investorů, aby lidé žijící v okolí považovali stavbu bioplynové stanice za něco prospěšného pro svou oblast či region. To by měl být přece hlavní "vedlejší" přínos využívání obnovitelných zdrojů - a ne jen maximalizace finančních výnosů. Ostatně každý projekt energetického zdroje využívající obnovitelné zdroje (zejména biomasu) právě tento přínos s oblibou zdůrazňuje.
S pachovými problémy úzce souvisí, jaké suroviny jsou či budou ve stanici zpracovávány. Proces anaerobní fermentace je poutavý v tom, že umožňuje (s výjimkou látek s vyšším obsahem ligninu) energeticky zhodnotit celou řadu surovin organického původu, a to fakticky bez ohledu na množství vody v dané biohmotě. Již několik desetiletí je s úspěchem využíván pro hygienizaci (a snížení zápachu) čistírenských kalů, průmyslových vod či kejdy, které obsahují 90, 95 i více procent vody. Současné nejvyspělejší fermentační technologie jsou dnes schopny zpracovat i suroviny se sušinou 10, 15, ale i více než 20 procent, při velmi vysoké specifické výrobě bioplynu.
ENERGETICKY BOHATÉ SUSTRÁTY
Každý provozovatel bioplynové stanice se dnes snaží produkci bioplynu maximalizovat. A to může primárně ovlivnit právě výběrem zpracovávaných substrátů. Pokud to fermentační proces umožňuje, u nových i stávajících stanic jsou v surovinové základně stále významněji zastoupeny energeticky bohatší substráty. Přednost před kejdou, jež bývala v minulosti tradičním zdrojem pro zemědělské BPS, tak dostávají substráty s vyšší měrnou produkcí bioplynu na jednotku množství/objemu v surovém stavu - jsou jimi vhodné druhy fytomasy (zvláště kukuřice a také pícniny upravené před fermentací silážováním) a rostlinné a živočišné vedlejší produkty či odpady z potravinářských výrob s vysokým obsahem tuků, sacharidů a bílkovin (lihovarské výpalky, zbytky ze zpracování řepky, cukrové řepy, obecně tuk a oleje biologického původu, masokostní moučka).
Zatímco z 1 tuny kejdy o obvyklém podílu sušiny (5-7 %) lze reálně získat přibližně 100 kWh energie v podobě bioplynu, z 1 tuny kukuřičné siláže desetkrát více, tj. 1 MWh. V případě oleje či tuku biologického původu je možné získat až 3,5 MWh, což je 35krát (!) více energie na jednotku vstupu.
Není proto divu, že trendem současnosti je přednostně zpracovávat látky s vyšší měrnou energetickou výtěžností a původní suroviny (včetně těch, deklarovaných před uvedením zdroje do provozu jako hlavní) používat pouze pro optimalizaci procesu fermentace (zajištění správného poměru C:N, N:P, vhodného stupně pH, pufrační kapacity). Preference substrátů s vyšším energetickým ziskem má však dopad na dimenzování reaktorového objemu a vlastní provoz stanice (substráty si vyžadují delší zdržení ve fermentorech), ale také pak na kvalitu výstupního substrátu. Čím širší je surovinová základna, tím větší hrozí riziko vnosu nežádoucích látek, které pak kontaminují výstupní digestát a mohou navíc ohrozit samotný fermentační proces.
Velkou pozornost je nutné této skutečnosti věnovat u bioplynových stanic koncipovaných pro zpracování bioodpadů komunálního a živnostenského původu. Lze proto silně doporučit ověřit vhodnost předpokládané vsázky u dodavatele technologie stanice před jejím skutečným využitím v běžném provozu. A takto ověřenou skladbu surovin k fermentaci pak důsledně dodržovat a pravidelnými chemickými rozbory kontrolovat.
VÝKONOVÁ OPTIMALIZACE
Volba surovinové základny do značné míry také ovlivňuje provozní ekonomiku stanice. Příklon k substrátům s větší energetickou výtěžností zlepšuje ekonomickou situaci stanice, přestože např. používanou kejdu bylo možné získat zdarma. Nahrazení kejdy kukuřičnou siláží přinese nemalý výnos, přestože kukuřici je nutné někde vypěstovat, sklidit, transportovat a uskladnit. Její použití v BPS při současných produkčních cenách kukuřice a díky veřejné podpoře výroby elektřiny z bioplynu přinese dodatečný čistý výnos ve výši minimálně 300-400 Kč (je-li bioplyn využit pro výrobu elektřiny). V případě využití masokostní moučky či tuků pak tento přínos může být ještě významně vyšší.
Řada investorů však počítá s tím, že provozní ekonomiku stanice ještě dále zlepší zpracováváním biologicky rozložitelných odpadů, za jejichž zneškodnění je nutné jinak platit. Týká se to zejména povolených odpadů z jatečních výrob, za jejichž zneškodnění obvyklým způsobem (v kafilériích) se platí v řádech tisíců korun. Problémem však je, že pro tento druh odpadů je nutné vybavit BPS hygienizační jednotkou, jež není levnou záležitostí, ale hlavně také pak dodržovat náročnější provozní režim. Mimo jiné to znamená pravidelnou hygienizaci vozů, jež budou přivážet tento druh surovin do areálu stanice, prováděnou parou.
Významně také může být negativně ovlivněn výstupní fermentát, u nějž pak obsah rizikových látek může znemožnit jejich využití jako hnojiva. Skládkování fermentátu znamená naopak náklad v řádech stokorun na tunu substrátu prošlého fermentací.
S výkonovou optimalizací se pak dále pojí energetické zhodnocení bioplynu. Současné nastavení nárokové veřejné podpory bioplynovým stanicím, jež bylo zavedeno zákonem č. 185/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů (formou povinného výkupu či bonifikace za každou kilowathodinu elektřiny vyrobenou spalováním bioplynu), motivuje využít bioplyn pro co nejvyšší výrobu elektřiny. Děje se tak prakticky jednotně v kogeneračních jednotkách se spalovacím motorem, u nichž je doprovodným produktem teplo. Ta nejlepší soustrojí - motorgenerátory - jsou dnes schopná do podoby elektřiny transformovat více než 40 % původní energie v bioplynu. Marginální cena kWh primární energie v bioplynu je tak při současných výkupních cenách elektřiny oceněna přibližně 1,2 Kč (tj. více než 330 Kč/GJ).
To je mnohem více, než by bylo možné dnes získat při upřednostnění výroby tepla (k jeho následnému prodeji mimo stanici), kde je nutné počítat s cenami substitučních zdrojů. Ty jsou významně nižší, a to včetně zemního plynu či topného oleje. Výroba tepla je však nutným doprovodným jevem a z každé 1 MWh bioplynu je možné po odpočtu vlastní potřeby stanice dodat jiným odběratelům minimálně 300 kWh energie ve formě teplé vody. Využití tohoto potenciálu může významně ekonomice bioplynové stanice pomoci, zvláště pokud by vyráběné teplo mohlo nahradit jeho výrobu z dražších paliv (ZP, LTO).
Návratnost dodatečných investic do vyvedení tepla z místa BPS do místa jeho účelného využití (ať už přesunutím kogenerační výrobny do místa potřeby tepla či dopravou přebytečného tepla teplovodem) se pak může pohybovat v řádu několika let. Investoři by se proto měli snažit bioplynové stanice lokalizovat tam, kde lze perspektivně teplo efektivně využít. Neposledním zdrojem dodatečných příjmů se pak může stát digestát - dodržuje-li se požadovaná kvalita vsázky, je pak možné jej zhodnotit jako cenné hnojivo (prodávané za úplatu).
V delší budoucnosti (5-10 let) se u nás může podobně jako v jiných zemích objevit trend nevyužívat bioplyn k výrobě elektřiny a tepla, ale jako motorové palivo v dopravě (namísto stlačeného zemního plynu) či k dodávce do plynovodní distribuční sítě, podobně jako je tomu v jiných zemích. Již dnes se výrobní cena bioplynu pohybuje o 15-20 % pod současnými cenami zemního plynu pro konečné zákazníky - ty se dnes v průměru pohybují nad 1 Kč/kWhvýhř. (pokud se do výrobní ceny nezahrne investice ani provozní náklady vztahující se ke kogenerační výrobně). A to platí jak pro ceny plynu při jeho odběru z distribuční sítě jako palivo, tak i jako pohonné hmoty ve formě CNG pro motorová vozidla. Brzy se tak u nás mohou začít podobně jako v Německu či Rakousku objevovat první bioplynové stanice vybavené namísto motorgenerátoru zařízením pro úpravu bioplynu na kvalitu blízkou zemnímu plynu.
SPOLÉHÁNÍ NA VEŘEJNOU PODPORU
Bioplynové stanice dnes patří k těm dražším obnovitelným zdrojům. Důkazem je cena elektrické energie z bioplynu, kterou mohou její provozovatelé při dodávce do distribuční sítě dnes obdržet (pro tento rok 3040 Kč/MWh). Hlavní vliv má poměrně vysoká investiční náročnost těchto energetických zdrojů (současný průměr se pohybuje mezi 110-120 tis. Kč/kW instal. elektrického výkonu), která je po fotovoltaických aplikacích druhá nejvyšší. Jejich výhodou je však schopnost trvalého provozu s vysokým ročním vy-užitím instalovaného výkonu (7-8 tis. hodin/rok) a také možnost jejich integrace do systému odpadového hospodářství měst a obcí. V různém stupni projektové přípravy je dnes několik desítek těchto zařízení. Podle zkušeností z jiných zemí, kde byly vytvořeny vhodné podmínky k jejich rozvoji (Německo, Rakousko), jich může být v následujících letech u nás postaveno bez nadsázky několik stovek, s instalovaným výkonem blížícím se jednomu bloku tepelné elektrárny spalující uhlí střední velikosti (250-300 MW).
Naprostá většina projektů přitom spoléhá, či bude spoléhat na získání nevratné dotace na část investic z operačních programů Evropské unie (v rámci politiky soudržnosti a společné zemědělské politiky EU). Dotace ve výši jedné třetiny investice do stavby modelové bioplynové stanice posunuje návratnost vložených prostředků k podnikatelsky zajímavé hranici zhruba deseti, tj. 2/3 životnosti zařízení). Optimalizací provozu lze nákladovost energie získávané z bioplynových stanic zkrátit obdobným způsobem. Čas ukáže, zda systém veřejné podpory pro stavby bioplynových stanic přispěje ke skutečně dobrým projektům, které budou přinášet prospěch nejen investorům, ale i celé společnosti.
Ing. Tomáš Voříšek
SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie, o. p. s
