V současnosti zaznívají názory, že Green Deal, neboli Zelená dohoda pro Evropu s cílem být klimaticky neutrální, je minulostí. Tato energetická transformace Evropy není mrtvá, nýbrž zaškobrtla a hledá novou, logičtější a dlouhodobě udržitelnou strategii. Green Deal stále žije a nabírá na obrátkách, ačkoliv u uhlí zůstaneme o něco déle, než se plánovalo.
Vzhledem k faktu, že Evropa nemá dostatek uhlí, plynu či jiné energetické suroviny, je zřejmé, že musí hledat cestu, která eliminuje závislost na dodavatelích těchto surovin. Jednou z možností je jaderná energetika (centralizované řešení) nebo obnovitelné zdroje energie s využitím odpadní biomasy (decentralizované řešení).
Do obnovitelných zdrojů se počítá i biometan, který nyní dostane velký impuls k rozvoji v ČR, včetně finalizace legislativy a dotační politiky. Tyto kroky jsou nezbytné pro vytvoření dostatečného ekonomického motivu ke změně současné technologie využití bioplynu v kogeneračních jednotkách (KGJ). Ve výše zmíněném kontextu je současně zřejmé, že zpracování organických odpadů pomocí anaerobní fermentace bude klíčovou technologií pro kontinuální produkci biometanu, a tedy obnovitelného zdroje energie, v Evropě.
Současný stav v Evropské unii
Výrobny biometanu v Evropě jsou již řadu let populárním tématem. Jejich instalace zaznamenala výrazný nárůst mezi lety 2009 a 2014, s následnou expanzí v roce 2020. Koncem roku 2020 bylo zaznamenáno již 880 výroben biometanu v Evropě, což je o 163 více než v roce 2019 (obr. 1). Celkový počet výroben biometanu v roce 2021 činil 992. Dominantní zemí, kde dochází k největšímu počtu realizací, je Francie; jen v roce 2020 tady bylo uvedeno do provozu 91 výroben biometanu.
Nejčastěji aplikovanou technologií pro zušlechtění bioplynu na biometan je membránová separace (více než 1/3 všech instalací) a vodní vypírka. Od technologie vodní vypírky je postupně upouštěno vzhledem k potřebným provozním médiím. Naopak do popředí se dostává membránová separace. V roce 2020 bylo z celkové sumy realizovaných výroben biometanu zprovozněno 47 % technologie membránové separace (EBA, 2021).
Membránová separace
V rámci portfolia Veolia nabízíme zákazníkům zušlechtění bioplynu na biometan pomocí technologie MemGasTM – membránové separace (kontejnerové řešení). Tato technologie odděluje plynné složky z bioplynu v důsledku rozdílné rychlosti permeace pomocí membrány. Prostup znečišťujících složek bioplynu přes membránu, seřazených od nejpomalejší k nejrychlejší permeaci, je následující: CH4, N2, H2S, CO2 a H2O. Z toho vyplývá, že CH4 zůstává před membránou, v tzv. proudu retentátu, zatímco CO2 prochází snáz skrze membránu do proudu permeátu.
Výtěžnost CH4 pomocí membránové separace se pohybuje mezi 97–99 % díky zavedené vícestupňové membránové separaci tak, aby byly zajištěny co nejmenší ztráty CH4 a co nejvyšší kvalita odpadního plynu. Od roku 2017 společnost Veolia disponuje 19 zprovozněnými zařízeními MemGasTM. Roku 2023 dojde ke zprovoznění membránové separace MemGasTM na ÚČOV Praha, a to společností VWS MEMSEP s. r. o., která je výhradním dodavatelem MemGasTM pro ČR a SR.
Výkup biometanu
Přímá provozní podpora biometanu produkovaného z obnovitelných zdrojů je v ČR zatím stále diskutována. Její finální výše však není známa, stejně jako termín jejího zavedení, což komplikuje nastavování ekonomických modelů pro řadu připravovaných projektů a oddaluje jejich realizaci. Přímou provozní podporu lze očekávat nejdřív letos (optimistický odhad).
Dosáhnout tržní ceny biometanu lze i bez zavedené provozní podpory v ČR, a to na mezinárodním trhu s biometanem s využitím certifikátů původu. Z důvodu fixace výnosů z prodeje je vhodné pro jednotlivé projekty již na samotném počátku zvážit uzavření smlouvy o smlouvě budoucí o dodávce vyrobeného biometanu (zajišťuje např. Veolia Komodity ČR). V takovém případě je možné fixovat výkupní cenu biometanu na jeden rok až pět let.
Celková výkupní cena se skládá ze „Zelené hodnoty“ + tržní hodnoty komodity (zemního plynu). Současné výkupní ceny biometanu se pohybují v intervalu 70–100 EUR/MWh (19–27 Kč/m3) podle období dodávky a emisního faktoru vyrobeného biometanu. Pro mezinárodní certifikaci výrobny biometanu (ISCC nebo RedCert) je možné využít služeb Veolia Komodity ČR.
Kogenerace vs biometan
Otázka, zda je výhodnější provozovat kogenerační jednotku nebo upravovat bioplyn na kvalitu zemního plynu a obchodovat s biometanem, nemá jednoznačnou odpověď. Před kalkulací je třeba odpovědět si na tyto základní otázky:
Následně je třeba připravit individuální kalkulaci pro každou jednotlivou provozovnu s minimální roční produkcí bioplynu přibližně od 500 000 m3.
Ve prospěch bioCNG hraje prostá energetická bilance; celkové ztráty využitelné energie jsou u kogenerace zhruba o 10 % větší než v případě výroby biometanu. Je to dáno samotnou účinností kogenerací, která dosahuje celkové účinnosti okolo 85 %.
Finální roli v rozhodovacím procesu, jakou cestou využití bioplynu se vydat, potom hrají samotné ceny klíčových komodit. Ceny elektrické energie, zemního plynu a nově i biometanu se poměrně dynamicky vyvíjejí, a i relativně malé výkyvy mohou posouvat ručičku vah směrem k biometanu nebo naopak ke kogeneračním jednotkám.
Jako modelový příklad si vezměme provozovnu s denní produkcí bioplynu 5500 Nm3, která veškerý produkovaný bioplyn spaluje v kogeneračních jednotkách s elektrickou účinností 40 %. Je tepelně zcela soběstačná, roční spotřeba tepla je okolo 15 000 GJ, přebytky výroby tepla z kogenerační jednotky nejsou nijak využity. Provozovna čerpá zelený bonus ve výši 2293 Kč/MWh.
Při současných cenách EE a zemního plynu se v tomto případě vyplatí přechod na biometan i s čerpáním zeleného bonusu. Při navýšení cen EE a zemního plynu na dvojnásobek a stávajících výkupních cenách biometanu se přechod na biometan jeví jako zajímavý právě ve chvíli, kdy provozovna přijde o zelený bonus.
Závěr
Vtláčení biometanu do plynárenské soustavy je ekologickým řešením, díky kterému dojde zhruba ke čtyřnásobné emisní úspoře ve srovnání se zemním plynem. Za určitých podmínek se však může stát i ekonomicky plně odůvodněným řešením pro valorizaci bioplynu. Před samotnou realizací výrobny biometanu je vhodné individuální posouzení konkrétní bioplynové stanice.
Společnost Veolia ČR disponuje týmem expertů, kteří za vás prověří jednotlivé varianty nakládání s bioplynem a jejich možné kombinace. Součástí služeb je jak samotný technický návrh výrobny biometanu včetně napájecího zařízení do distribuční sítě zemního plynu, tak i certifikace výrobny biometanu a zajištění certifikátu původu.*
(článek vyšel v Energii 21, č. 2/2022)
Literatura
1.EBA, Statistical Report of the European Biogas Association 2021. 2021: Brussels, Belgium.
Dominik Andreides1, Petr Horecký2, Ondřej Beneš3, Michal Hanáček2, Radka Rosenbergová3
1 VWS MEMSEP, s.r.o., Sokolovská 100/94, Karlín, 186 00 Praha 8
2 BIOTHANE, Tanthofdreef 21, 2623 EW Delft, The Netherlands
3VEOLIA ČESKÁ REPUBLIKA, a.s., Na Florenci 2116/15, Nové Město, 110 00 Praha 1
Korespondenční autor: dominik.andreides@veolia.com
Popisky k obrázkům:
1: Počet výroben biometanu v Evropě do roku 2021 (EBA, 2021)
2: Kontejnerové řešení membránové separace MemGasTM
