V posledních zhruba dvaceti letech se stává nejen módou, nýbrž i nutností využívání obnovitelných zdrojů energie, mezi něž patří i biomasa k výrobě bioplynu. Ale i využití biomasy má svoje zákonitosti a limity. Základním omezujícím faktorem je výměra zemědělské půdy na Zemi. Potraviny, krmiva a biomasa musí být produkovány udržitelným způsobem z omezené výměry zemědělské půdy, přičemž přednost budou mít vždy potraviny a krmiva.
Osevní postupy, do nichž budou zařazovány energetické plodiny, musí zaručovat systém udržitelného střídání plodin a měly by alespoň částečně eliminovat výkyvy klimatu. Jako velmi perspektivní se ukazuje vytvoření integrovaných systémů střídání plodin přizpůsobených místním podmínkám. Snahou při využití biomasy v nedaleké budoucnosti bude tzv. kaskádovité využití surovin, tzn. využití nejprve v potravinářství a teprve nevhodnou biomasu zpracovat např. v bioplynových stanicích (BPS). V neposlední řadě bude sílit tlak na zvýšení celkové produkce energie ze zemědělské biomasy, aniž by byla ohrožena potravinová bezpečnost.
Na druhou stranu je třeba vidět, že kupř. v České republice se dnes obejdeme při výrobě potravin bez 600 tis. ha zemědělské půdy, která fakticky nepřináší žádnou produkci. Proto eventuální vyřazení asi 600 000 ha zemědělské půdy z produkce potravin nijak neohrožuje naši potravinovou bezpečnost.
Bioplynové stanice poskytují, oproti fotovoltaickým a větrným elektrárnám, stabilní výkon bez ohledu na roční či denní dobu. Proto jako předvídatelný zdroj elektrické energie mohou být bez větších problémů zapojeny do energetické koncepce státu a navíc je možné jejich flexibilní využití v energetických špičkách.
Aby byly výše zmíněné výhody bioplynových stanic plně využity, jsou nezbytné kvalitní substráty, jimiž jsou bioplynové stanice krmeny. Mezi substráty hraje prim kukuřičná siláž a doplňkově se využívají také siláže travní, z ozimého žita a čiroku.
Požadavky na kukuřičnou siláž pro bioplynové stanice jsou diametrálně odlišné od požadavků na siláž pro dojnice, anebo výkrm skotu. Proto v roce 2001 společnost KWS jako první světová šlechtitelská firma dospěla k závěru, že bude nezbytné vyhovět požadavkům bioplynových stanic a zahájila vývoj a šlechtění energetických hybridů kukuřice. Šlechtění se ubírá cestou zvyšování výnosu sušiny z 1 ha. Výnos sušiny z 1 ha u energetických hybridů bývá vyšší o 2–5 t a dosahuje 22–25 t sušiny z 1 ha v porovnání s typickými silážními hybridy, jejichž výnosový potenciál je 17–20 t sušiny z 1 ha.
Dalším důležitým parametrem pro bezvadný provoz bioplynové stanice je tzv. specifická výtěžnost metanu v m3 z 1 t sušiny. Kvalitní bioplynové hybridy v současnost poskytují 350–380 m3 metanu z 1 t sušiny, kdežto silážní hybridy určené ke krmení skotu mají výtěžnost metanu z 1 t sušiny většinou do 350 m3. Rozdíl ve výtěžnosti metanu 1500–2500 m3 ve prospěch energetických hybridů je významným ekonomickým argumentem.
Provoz a ekonomiku bioplynové stanice neovlivňuje jen kvalita vstupního substrátu, nýbrž také náklad na jednotku produkce. Průměrné náklady na pěstování 1 ha kukuřice dle Agrární komory ČR v roce 2011 dosahovaly 20 486 Kč. Jak co nejlépe zhodnotit vynaložené náklady prostřednictvím substrátu pro bioplynové stanice ukazují tabulky 1 a 2.
Tab. 1 – Ekonomika výroby kukuřičné siláže pro bioplynové stanice
|
Výnos původní hmoty (t/ha) |
Výnos sušiny při 33 % sušiny (t/ha) |
Náklady na 1 t siláže při sklizňové sušině |
Náklady na 1 tunu sušiny |
|
40 |
13 |
512 |
1 552 |
|
50 |
17 |
410 |
1 242 |
|
60 |
20 |
341 |
1 035 |
|
70 |
23 |
293 |
887 |
|
80 |
26 |
256 |
776 |
|
90 |
30 |
228 |
690 |
Tab. 2 – Vliv obsahu sušiny na výnos sušiny z 1 ha při výnose 60 t hmoty v zeleném
|
Obsah sušiny %
|
Výnos sušiny t/ha |
Výtěžek bioplynu m3/ha |
Výtěžek metanu m3/ha (při 53 % CH4) |
Výroba el.energie kWh/ha |
|
|
28 |
16,8 |
10 584 |
5 610 |
18 511 |
|
|
30 |
18,0 |
11 340 |
6 010 |
19 834 |
|
|
31 |
18,6 |
11 718 |
6 211 |
20 495 |
|
|
32 |
19,2 |
12 096 |
6 411 |
21 156 |
|
|
33 |
19,8 |
12 474 |
6 611 |
21 817 |
Kukuřice jako substrát pro bioplynové stanice bude sehrávat klíčovou roli. To ovšem nijak nevylučuje, aby byla doplňována i dalšími substráty. Pro kukuřici je na českých polích dostatek prostoru a ani aplikace nových pravidel GAEC 2 jejímu pěstování nestojí v cestě.
Energetická kukuřice z 1 ha vyprodukuje 6x více energie ve formě metanu, než se v podobě vstupů investuje. Je to vůbec jeden z nejefektivnějších obnovitelných zdrojů založený na využití biomasy.
Někteří analytici straší obyvatelstvo, že bioplynové stanice jsou nevhodným konkurentem vůči potravinám a vyslovují názory, že bioplynové stanice odstartují zdražování elektrické energie. Energetická kukuřice je velká příležitost, ale nelze ji brát lehkomyslně do rukou, aniž by byla současně s tím plně pochopena zodpovědnost při jejím pěstování nejen vůči půdě a životnímu prostředí, nýbrž také vůči sousedům a mezilidským vztahům. Jen tak z ní bude vítaný zdroj obnovitelné energie a dostane se ji místo, které jí přináleží.*
Redakčně kráceno.
Celý článek je uveřejněn v časopise Alternativní energie č. 1/2014.
Autor: Ing. Karel Prokeš, Ph.D., jednatel společnosti KWS OSIVA, s. r. o.
Obrázek:
Typický porost energetické kukuřice. Foto Karel Prokeš
