Výroba bioplynu má v České republice dlouhou tradici. Její zásadní rozvoj v posledních letech umožnil až zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů. Tato právní úprava podpořila využívání energie z obnovitelných zdrojů pro naplnění cílů naší i evropské energetické politiky. Investiční a provozní podpora výroby bioplynu se ale postupně omezuje.
Bioplyn je bezbarvý plyn, který se skládá hlavně z meta-
nu a oxidu uhličitého, může
ovšem obsahovat ještě malá množství dusíku, sulfanu, amoniaku, vodní páry, etanu a dalších nižších uhlovodíků. Jeho výhřevnost je mezi 18 až 25 MJ/m3. Energeticky se využívá k výrobě elektřiny, tepla a plynných biopaliv.
Producenti bioplynu
Výroba bioplynu patří mezi biochemické metody zpracování biomasy, při kterých vzniká působením složitého konsorcia mikroorganismů rozkladem organických látek za nepřístupu kyslíku (anaerobní fermentace/digesce).
Anaerobně lze zpracovávat rozmanité substráty, počínaje separovanou organickou frakcí komunálního odpadu přes odpady a vedlejší produkty živočišné výroby nebo potravinářského průmyslu po odpady z restaurací a jídelen, kaly atd. Největšího celoevropského rozvoje pak dosahuje zpracování cíleně pěstované biomasy.
Podle místa vzniku rozlišujeme několik základních producentů bioplynu. Bioplyn (tzv. skládkový plyn) vzniká v tělesech komunálních skládek anaerobním rozkladem organické frakce odpadu. Anaerobních technologií je také hojně využíváno v čistírnách odpadních vod, kde se jedná o nejrozšířenější metodu stabilizace čistírenských kalů. Během metanizace také dochází ke snížení množství vyprodukovaného kalu, který je většinou (kvůli vyššímu obsahu těžkých kovů) nutno skládkovat. Velké ČOV mohou získat po zavedení anaerobní technologie energetickou nezávislost.
Dalšími producenty bioplynu jsou zemědělské bioplynové stanice, na kterých je zpracovávána cíleně pěstovaná rostlinná biomasa (kukuřice, tráva, víceleté pícniny atp.) a/nebo vedlejší produkty živočišné výroby (kejda, hnůj, atp.). Stabilizovaný fermentační zbytek, tzv. digestát, je pak možno využít jako hodnotné organominerální hnojivo.
Speciální skupinu tvoří průmyslové bioplynové stanice, které také často vznikají u velkých potravinářských závodů, např. u cukrovarů, lihovarů, pivovarů atd. V neposlední řadě je třeba zmínit stanice zpracovávající vytříděné, biologicky rozložitelné odpady (BRO).
Možnosti využití
V současné době je většinou bioplyn spalován v místě vzniku na kogeneračních jednotkách v kombinované výrobě elektrické energie a tepla (KVET). Výhodou tohoto způsobu jeho využití jsou především nízké investiční a provozní náklady, a vysoká účinnost procesu přeměny energie. Celková efektivita tohoto způsobu výroby energie je však v praxi ovlivněna možností využití vyrobeného tepla v místě jeho produkce (např. v procesech sušení, v drůbežárnách, vytápění přilehlých budov atp.). Ve většině bioplynových stanic (BPS), které využívají bioplyn v kogeneračních zařízeních, dochází ke ztrátám téměř dvou třetin v něm obsažené energie tím, že po značnou část roku je nezbytně vznikající teplo nevyužito.
Úpravy bioplynu, odstraňující zejména oxid uhličitý, umožňují jeho uplatnění jako pohonné látky vozidel a jako topného plynu v síti zemního plynu. Jako pohonná hmota je takto upravený bioplyn využíván ve velké míře například ve Švédsku. Využitím takto vyrobeného biometanu se dosahuje trvale vysoké energetické efektivity na straně spotřeby bioplynu.
Produkce bioplynu
Důležitým mezníkem v historii výroby bioplynu v České republice bylo vydání zákona
č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů). Podpora výroby bioplynu jak na zemědělských BPS, tak na ČOV a skládkách je tedy zakotvena v legislativě České republiky. Vzhledem k tomu, že kalový bioplyn je vázán na čistírny odpadních vod, k největšímu rozvoji došlo v oblasti zemědělských bioplynových stanic a využití skládkového plynu.
Na počátku roku 2007 začaly vznikat první „klasické“ zemědělské bioplynové stanice. Přívlastkem „klasické“ jsou myšleny takové, na kterých jsou spolu s vedlejšími produkty živočišné výroby zpracovávány ještě cíleně pěstované energetické plodiny. Od té doby dochází k rychlému rozvoji zemědělských bioplynových stanic. V letech 2008 a 2009 jich každým rokem přibylo asi 40. V lednu 2010 bylo v České republice 91 zemědělských bioplynových stanic, které využívaly bioplyn v kombinované výrobě elektřiny a tepla, s celkovým instalovaným výkonem 54 MWel.
Na konci roku 2009 začínaly převažovat bioplynové stanice zpracovávající pouze energetické plodiny. Tento nový trend byl primárně založen na nízkých ekonomických výstupech živočišné výroby, které se již řadu let odráží v poklesu množství chovaných užitkových zvířat v ČR. Výroba kalového plynu je technicky vázána k čistírnám odpadních vod. Zákon 180/2005 Sb. měl vliv na zužitkování kalového plynu a podpořil využívání anaerobní stabilizace na ČOV. Poté, co nabyl účinnosti, došlo především k optimalizaci procesu využívání kalového plynu. Kombinovaná výroba energie a tepla dostala přednost před pouze tepelným využitím. Na konci ledna 2010 bylo v České republice 57 ČOV s KVET z kalového plynu a celkový instalovaný výkon dosahoval 18 MWel.
V České republice je většina komunálního odpadu ukládána na skládkách, protože téměř nedochází k separaci biologicky rozložitelné frakce. Na skládkách se hromadí velké množství organického materiálu, který podléhá samovolnému rozkladu. Hlavním důvodem odplynění skládek je snížení emisí metanu do ovzduší. Jímání a využívání skládkového plynu rychle dosáhlo hranice svých možností. Většina velkých skládek je touto technologií vybavena, ty menší také pomalu naplňují limity trhu. Veškerý skládkový plyn je využíván v KVET. V současnosti je v České republice tato technologie používána na 63 skládkách komunálního odpadu a celkový instalovaný výkon dosahuje 23 MWel.
Současnost a perspektiva
V současné době patří Česká republika mezi deset největších producentů bioplynu v Evropě, funguje zde 342 bioplynových stanic o celkovém instalovaném výkonu 244,46 MWel (hodnoty ke konci června 2012). Celková roční výroba elektřiny v roce 2011 pak dosáhla hodnoty 868,2 GWh. Veškerý vyrobený bioplyn je využíván v KVET, v České republice zatím neexistuje stanice na úpravu bioplynu na biometan. V národním akčním plánu pro energii z obnovitelných zdrojů si Česká republika stanovila za cíl zvýšit podíl OZE na hrubé konečné spotřebě v roce 2020 na 13,5 %. Podíl výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů na hrubé tuzemské výrobě elektřiny k datu 31. července 2012 dosáhl 10,2 %. Podíl bioplynu na OZE pak dosáhl hodnoty 14,1 %, při kumulované výrobě 754,4 GWh elektrické energie.
Prvních pět měsíců roku 2012 bylo ve znamení turbulentních změn související legislativy, které na konci května ukončilo vyhlášení zákona č. 165/2012 Sb., o podporovaných zdrojích energie. Tato komplexní novela původního zákona číslo 180/2005 Sb. pak přinesla několik zásadních omezení pro další rozvoj všech obnovitelných zdrojů energie. Mezi nejvýznamnější řadíme především autorizaci nových výroben elektřiny (na kterou „pochopitelně“ není zákonný nárok), silné navázání podpory na Národní akční plán pro obnovitelné zdroje energie a zrušení režimu pevné výkupní ceny elektřiny. Za velkou výhru je považováno definování biometanu jako obnovitelného zdroje energie a zavedení jeho podpory, která se svojí podstatou řadí k nejmodernějším podpůrným schématům v Evropě. Pro chaotické pojetí OZE v ČR je snad až příznačné, že tento vskutku moderní nástroj nestihne být realizován před nástupem všeobecného útlumu podpory OZE.
Letošní rok tak bude posledním rokem s dynamickým rozvojem celkového výkonu bioplynových stanic. Z dosahovaných hodnot výroby očekáváme překročení několika historických milníků, a to ještě před koncem roku 2012. Prvním z nich bude výroba 1 TWh (1000 GWh) elektřiny, druhým pak překročení instalovaného výkonu 300 MW.
V roce 2013 a v následujících letech pak očekáváme výrazný útlum výstavby nejen bioplynových stanic, ale celého oboru obnovitelných zdrojů energie. Důvodem je velmi specifické pojetí Akčního plánu pro OZE, které zpracovalo Ministerstvo průmyslu a obchodu společně s Energetickým regulačním úřadem. Akční plán se totiž stal účinným nástrojem omezení rozvoje výroby OZE, a to se silnou vazbou na zákon číslo 165/2012 Sb. Vzhledem ke skutečnosti, že cílů akčního plánu bude pravděpodobně již koncem tohoto roku dosaženo, je v současné politické situaci prakticky jisté, že podpora výkupu (zelený bonus) nebude od roku 2014 vyhlášena.
Klíčové informace
– Producenti bioplynu v České republice se dělí do několika základních skupin.
– V současnosti se u nás bioplyn využívá zejména k výrobě elektřiny, rozvíjí se využití tepla. Zatím v počátcích je úprava bioplynu na kvalitu zemního plynu (biometan).
– Energetická a dotační politika českého státu pravděpodobně přinese omezení podpory bioplynu již v roce 2013.
Dr. Jan Štambaský
