Biomasa a její využití

Biomasa je stále častěji používaný termín a jeho přesná definice je příliš obsáhlá. Spokojíme se s tím, že pod pojmem biomasa rozumíme látky biologického původu, vhodné k získávání energie. Podle typu můžeme tyto látky rozdělit na několik skupin.

Především jde o rostliny přímo pěstované k energetickému využití. Jsou to rychle rostoucí dřeviny (topol, vrba) nebo rychle rostoucí rostliny, např. šťovík. Druhou skupinu tvoří zemědělské plodiny, vhodné k energetickému využití -- a to cukerné plodiny, např.cukrová řepa, škrobové plodiny, např. brambory, kukuřice, obilí a olejové plodiny jako řepka olejná, slunečnice. Do energeticky využitelné biomasy řadíme dále odpady ze zemědělské a průmyslové výroby určené k výrobě tepla spalováním. Patří sem lesní odpad, např. větve a klestí, dále dřevní odpad z průmyslové výroby (piliny, hobliny, kůra, kusový odpad). Čtvrtou skupinu tvoří odpady ze zemědělské a průmyslové výroby určené k výrobě bioplynu. To jsou zemědělské odpady, např. hnůj a sláma, dále odpady z čističek odpadních vod a čistírenský kal, odpady z potravinářského průmyslu (mlékáren a masokombinátů) a odpady ze závodů veřejného stravování (restaurací, závodních jídelen atd.). Patří sem i organické složky z komunálního odpadu.

Výskyt biomasy, která se nabízí k energetickému využití, není zanedbatelný. Výzkumný ústav zemědělské techniky Praha uvádí roční množství využitelné biomasy v ČR (viz tab. 1).

Tab. 1: Výskyt biomasy v ČR dle VÚZT Praha (mil. tun)

Zdroj: Biomasa,obnovitelný zdroj energie, FCC Public, s. r. o., Praha

Rodinné domy

Majitelé nebo stavebníci rodinných domů často stojí před otázkou, čím rodinný dům vytápět. Protože možností je více, dávají někteří přednost nejnižším provozním nákladům. Rozhodnutí čím vytápět rodinný domek však nemůže vycházet pouze z provozu, ale je nutno uvažovat i náklady na investici a přihlížet k její životnosti. Informativní výše investic pro jednotlivé varianty vytápění a jejich provozní náklady jsou patrné z tabulky 2 a 3. Předpokládá se životnost 15 let při stejném komfortu vytápění u všech variant. Do porovnání by se měla ještě zahrnout časová náročnost obsluhy, která je u plynu a elektrické energie nulová a u kotle na pelety vlivem automatizace provozu minimální. U kotle na dřevo je nutno uvažovat s časem nutným pro zaopatření paliva (dovoz, úprava, skladování), který však není finančně hodnocen.

Tab. 2: Investiční náklady různých typů vytápění (Kč)

* Instalace kotle na plyn předpokládá plynofikaci obce
Zdroj: Ing. Karel Srdečný, EkoWATT

Tab. 3: Porovnání provozních a investičních nákladů (Kč)

* Instalace kotle na plyn předpokládá plynofikaci obce
Zdroj: Ing. Karel Srdečný, EkoWATT

Z porovnání cen vychází investice do kotle na pelety jako nejdražší, tj. nejméně výhodná. Je zřejmá shoda celkových investičních a provozních nákladů u kotle na pelety a kotle na zemní plyn. Vzhledem ke změnám cen paliv a energie, zejména elektrické, se bude v následujících letech výhodnost využívání biomasy dále zvyšovat a lze tedy z tohoto pohledu považovat pelety za perspektivní. Jejich nespornou výhodou jsou stálé rozměry, které umožňují automatizaci provozu kotle, včetně zapalování a řízení výkonu. Automatizovat lze i přikládání šnekovým dopravníkem ze skladu pelet do zásobníku kotle. Nespornou výhodou je i minimální množství vznikajícího popela, který lze navíc použít jako minerální hnojivo. Znečišťování ovzduší spalováním pelet je zanedbatelné. Následující případové studie ukazují problematiku v konkrétních souvislostech.

Vytápění peletami

Jako příklad využití biomasy k vytápění je možno uvést vytápění staršího obytného domu, u kterého byly zjištěny nevyhovující tepelně izolační vlastnosti obvodového zdiva, nevyhovující okna a špatně dimenzovaná topná soustava na vytápění uhlím nebo elektřinou.

Po konzultaci s energetickými poradci bylo rozhodnuto stávající uhelný kotel nahradit kotlem na pelety, vyměnit okna a obvodové stěny dodatečně zateplit tepelnou izolací. V roce 2005 byla vyměněna okna a vchodové dveře a instalován kotel na pelety. V následujícím roce 2006 byl dům zateplen 10 cm polystyrenu. Těmito úpravami bylo dosaženo snížení spotřeby energie a snížení nákladů na vytápění.

V topné sezoně 2005--2006 dosáhla spotřeba pelet 9510 kg a náklady na vytápění 28 530 Kč. Vlivem zateplení byla v následující topné sezoně snížena spotřeba pelet na 5770 kg a náklady na vytápění na 21 926 Kč, přičemž cena pelet se zvýšila z 3,00 Kč/kg na 3,80 Kč/kg.

Investiční náklady na pořízení a instalování kotle dosáhly částky 100 000 Kč. Z toho bylo ale 50 000 Kč uhrazeno z dotace od Státního fondu životního prostředí. Poskytnutím dotace je prostá návratnost investice do nového kotle 7,5 roku, přičemž jeho životnost je podstatně delší.

Roční výroba tepelné energie z pelet v tomto případě představuje v přepočtu snížení spotřeby hnědého uhlí o cca 70 q, kterého bylo dosaženo zateplením objektu a provozem kotle s vyšší účinností. Náhradou uhlí ekologickým palivem byly sníženy emise skleníkových plynů o cca 13 tun/rok.

Vesnický dům

Aby bylo možno starý venkovský dům obývat celoročně, bylo nutno provést některé úpravy a zabezpečit možnost celoročního hospodárného vytápění. Při volbě topného systému rozhodovala následující kritéria: ekologické topení, programovatelná regulace a náročnost údržby.

Podle uvedených kritérií byl zvolen kotel na pelety. Celý topný systém byl nainstalován dvěma firmami během 14 dnů a spuštěn v polovině října 2006. Do prosince 2006 probíhaly záruční opravy a od té doby celý systém funguje zcela spolehlivě. Provoz je uživatelem hodnocen jako velmi snadný a pohodlný, čistý a téměř bezodpadový.

Biomasa pro vytápění obcí

Obce, které nejsou plynofikovány a mají vlastní zdroj biomasy (např. z obecních lesů nebo dřevozpracujícího závodu), mohou využít biomasu v místní výtopně. Ta nahradí stávající, již vesměs nevyhovující kotelny pro jednotlivé objekty a poskytne možnost napojení majitelům rodinných domů v obci. Výsledkem takové investice bývá, mimo zlepšení čistoty životního prostředí, příznivá cena tepla pro odběratele a většinou i vytvoření nových pracovních míst. Tyto možnosti využívání biomasy ilustrujeme na dalších uvedených příkladech.

Centrální vytápění obce

Dřevozpracující závod využívá odpadu z dřevovýroby pro výrobu tepla. Část tepla je dodávána pro vlastní potřebu, přebytek je dodáván do obce. Výtopna závodu je osazena dvěma teplovodními kotli Slatina VSD 2500 A, o výkonu 2 × 2,5 MW. Roční spotřeba paliva dosahuje cca 2800 t dřevního odpadu. Uvažovaná výhřevnost odpadu je 3,514 MWh/t. Roční výroba tepla za rok 2006 dosáhla 28 478,72 GJ. Z toho je vlastní spotřeba závodu 7469,8 GJ, zbývající část tepla byla dodána do rozvodů do obce.

Výhodnost výroby tepla z dřevního odpadu je zřejmá z kalkulace ceny tepla. Přesto, že cena paliva je ohodnocena poměrně vysoko na 456 Kč/t, je výrobní cena tepla na prahu kotelny pouze 147 Kč/GJ (bez DPH). Po připočtení ztrát ve venkovních rozvodech a nájmu teplovodu je výsledná cena u odběratelů 252,10 Kč/GJ vč. DPH.

Vliv na životní prostředí

Další výhodou užívání biopaliv je významné snížení znečišťování ovzduší emisemi skleníkových plynů, zejména CO₂, oproti ostatním palivům. Tento příznivý vliv na snížení znečišťování ovzduší však nelze ekonomicky vyčíslit a nelze jej proto zahrnout do kalkulace ceny, která je pro mnohé provozovatele rozhodující.

Jako příklad nižšího vlivu spalování biopaliva na životní prostředí oproti palivům klasickým jsou hodnoty emisí zjištěné měřením ve výtopně závodu, který požívá k výrobě tepla dřevní odpad z výroby.

Pro spalování je používáno proschlé dřevo s vlhkostí v rozmezí 10 až 20 %. Kotle jsou vybaveny posuvnými rošty s pevnými roštnicemi. Podtlak v topeništi je řízen automaticky. V závislosti na podtlaku v topeništi je řízen frekvenčními měniči provoz kouřových ventilátorů kotlů.

Pečlivé řízení provozu kotlů umožňuje dosáhnout nejlepších spalovacích poměrů a tím i podstatně nižších emisí oproti přípustným hodnotám (viz tab. 4).

Tabulka 4: Emise výtopny na dřevní odpad (mg/m³)

Příklady konkrétních instalací

Na základě energetického poradenství byl v Černé v Pošumaví naistalován kotel na pelety o výkonu 70 kW v Penzionu Vanessa. Vlastníci se rozhodli pro vytápění budovy peletami, protože tato varianta poskytovala možnost plné automatizace spalovacího procesu. Dále byla v této obci realizována obecní výtopna o celkovém výkonu 100 kW, který zajišťují dva kotle na pelety (po 50 kW), čímž se vytápí dva bytové domy.

"Kotle na spalování pelet s automatickým podáváním jsme instalovali na konci roku 2007 v největším obecním bytovém domě v Černé v Pošumaví; jedná se celkem o dvacet osm bytových jednotek. V tomto domě jsme nahradili zastaralý systém založený na spalování koksu. Při rozjezdu celého projektu jsme se nevyhnuli jistým počátečním obtížím. Firma, která nám zařízení zaváděla, zaznamenala problémy již při instalaci a další komplikace se objevily při nastavování systému automatického podávání. V současné době však již systém funguje k naší plné spokojenosti a náklady na vytápění se oproti předchozím letům snížily téměř o polovinu," říká starosta Černé v Pošumaví, Jan Voldřich.

"Jsme velmi spokojeni, systém naprosto naplnil naše očekávání. Bohužel se nám vůbec nelíbí cena a kvalita pelet, které jsou k dostání v České republice (a navíc se velmi špatně shánějí). V sousedním Rakousku je cena pelet v přepočtu stejná jako u nás, ale kvalita je neporovnatelně vyšší a též dostupnost je velmi dobrá. V této oblasti máme ještě co dohánět," konstatuje Miluše Steiner, provozovatelka Apartmánu Vanessa v Černé v Pošumaví.

Energy Centre České Budějovice, občanské sdružení