Bioplyn ano, ale...

Bioplynová stanice (BPS) není levná záležitost, při cílovém výkonu 1 MW činí náklady na její stavbu až kolem 60 - 70 mil. Kč. Její efektivita je výrazně závislá na druhu, složení a stabilitě vstupního substrátu, volbě technologie samotné stanice i v odborném řízení chodu zařízení, pokud není jejím cílem a výraznou prioritou jen ekologicky nejpřijatelnější způsob likvidace některých biologických odpadů.

Trocha historie

Využívání bioplynu k energetickým účelům má u nás již svou více než dvacet let "starou" historii - a nelze jí nezačít. Často je zmiňován příklad dvě desítky let starých (a dodnes fungujících) bioplynových stanic v areálu velkovýkrmny prasat v Třeboni a také další "zemědělské" bioplynové stanice v Trhovém Štěpánově. Tyto instalace v době svého vzniku dávaly naději, že tehdejší Československo nezůstane v tomto oboru pozadu za vývojem v sousedních zemích. Obě zmíněné stanice s klasickou sestavou (použití převážně tekutých odpadů z živočišné výroby v anaerobních fermentorech a využití bioplynu v kogeneračních jednotkách s dodávkou elektřiny do sítě a s využitím tepla na místě) dokázaly životaschopnost přeměny odpadní organické hmoty v bioplyn. Z uvedeného období ještě stojí za zmínku netradiční bioplynová stanice ve Slavkově u Brna, kde bioplyn vznikal ze slamnatého hnoje uloženého ve speciálních ocelových koších pod utěsněnými zvony. Na všech uvedených řešeních se podílel Výzkumný ústav zemědělské techniky a jeho pracovníci pak dlouhá léta při desítkách prezentací dokazovali vhodnost a výhodnost této technologie právě pro zemědělství. Přesto však v následujících letech byla v zemědělských provozech uvedena do provozu už ani ne desítka dalších stanic. Většího rozšíření se bioplynové stanice dočkaly u čistíren odpadních vod. Takových instalací bylo uvedeno do provozu v uplynulých 15 - 20 letech několik desítek na celém území republiky.

BPS ve Slavkově u Brna (koše na hnůj, v pozadí zvony, jimiž jsou pro čas fermentace překryty)

BPS Trhový Štěpánov (zásobní nádrže, v pozadí fermentační reaktor)

Z čeho bioplyn?

Rozhodnutí o přípravě projektu bioplynové stanice musí být podloženo bilancí a dostupností již existujících a perspektivně možných zdrojů "paliva" pro BPS. Je třeba si uvědomit, že ve fermentoru BPS probíhá biotechnologický proces, jehož motorem jsou bakterie. Neexistuje nějaký univerzální druh či kmen bakterií, které by zjednodušeně řečeno dokázaly se stejnou efektivitou (= produkcí bioplynu) spotřebovat ("sežrat") vše, co by bylo organickou hmotou nebo ji dokonce jen připomínalo. Dalším nebezpečím pro produkci bioplynu je možná kontaminace vstupní hmoty látkami, které mohou celý proces tvorby bioplynu zabrzdit nebo zastavit, nebo přítomnost substancí, které nepříznivě reagují třeba až při spalování v motoru kogenerační jednotky. Zde je třeba připomenout zkušenost z čistíren komunálních odpadních vod, kde bioplyn obsahuje složky, z nichž vznikají krustovité nesmírně tvrdé usazeniny tzv. siloxanů ve spalovacícm prostoru válců motoru kogenerační jednotky. Musí tedy být zajištěna jistá stabilita biologického složení vstupního substrátu a pokud možno vyloučena jeho kontaminace složkami, které by mohly činnost bakterií brzdit nebo zastavit. Čím je vstupní substrát svým složením méně stabilní, méně kontrolovatelný a čím je objem fermentoru menší, tím jsou uvedená rizika vyšší.

Co s energií?

Tato nerudovská otázka se zdá být v dnešní době hledání nových energetických zdrojů zdánlivě protismyslná. Bioplynové stanice dodávají na výstupu dvě formy energie. Bioplyn je spalován v tzv. kogeneračních jednotkách, kde je bioplynem poháněn upravený spalovací motor připojený k elektrickému generátoru. Elektřina je prodávána do sítě nebo v systému tzv. zelených bonusů dohodnutému zákazníkovi. "Odpadní" teplo z motoru není přes klasický chladič pouštěno do ovzduší, ale prostřednictvím výměníků je jímáno k dalšímu využití. Platí, že energetická hodnota vyprodukovaného tepla je přibližně dvojnásobkem elektrického výkonu zařízení, čili každých 100 kW výkonu generátoru je doprovázeno nutností najít využití až pro 200 kW tepla, což je klíčem k efektivitě celého zařízení.

Výstavba bioplynových stanic je i součástí podpor EU v rámci plánovacího období 2007 - 2013. Aktuálně je vyhlášena výzva pro příjem žádostí, kde je možné na "BIOPLYN - výroba elektřiny samostatně nebo v kombinaci s teplem" získat až 30 % dotace.

Podpora ze strukturálních fondů EU na úspory energie a obnovitelné zdroje (I)

Současně je výroba elektřiny podporována zákonem garantovanou zvýhodněnou výkupní cenou.

Výše výkupních cen a zelených bonusů pro rok 2007

Už ve stadiu prvních úvah nad záměrem stavby bioplynové stanice je proto třeba odpovědět také na to, jak bude využito teplo, vznikající při provozu kogeneračních jednotek. Do podoby tepla se přitom ve spalovacích motorech (a perspektivně možná i v mikroturbinách) mění až dvě třetiny energie, obsažené v bioplynu. Samotný prodej elektrické energie, byť za zvýhodněnou cenu na základě zákona o využívání OZE, totiž ekonomiku provozu BPS nemůže zajistit. Upřesněná otázka tedy zní - co s vznikajícím teplem?

Možné využití tepla je pestré, ať už pro topení ve vlastních objektech, pro dodávku teplé vody i tepla do jiných objektů nebo pro obecní systém vytápění, pro sušárnu dřeva, vytápění skleníků, bazénů, předehřívání vzduchu pro sušení zrnin, pro chov ryb v intenzivních akvakulturách... Jistě najdou v konkrétních případech a lokalitách i další možnosti, například akumulace tepla v podzemních zásobnících, což, pokud vím, zatím u nás nikde není realizováno. V každém případě je třeba o využití tepla - i mimo topné období! - mít jasno již při přípravě a zadávání projektu.

Není místo pro kutily

Uvedené skutečnosti a zejména podmínky a limity pro dosažení efektivity provozu napovídají, že stavba bioplynové stanice nemůže být v žádném případě amatérskou záležitostí nebo polem neoraným pro kutily. Je rovněž na zvážení investora, zda si jako dodavatele vybere firmu, která již má četné kladné reference od uživatelů, nebo firmu, která nabízí zpravidla levnější řešení, ale poskládaná ze vzájemně více či méně v provozu ověřených částí celé investice. Pokud celé zařízení pochází od jediného výrobce a dodavatele, je výhodou to, že tento partner přebírá celou garanci a v nejlepších případech pak nabízí i "biologický servis" při dálkovém monitoringu provozu a řešení aktuálních problémů pomocí biochemických analýz a modelových pokusů ve vlastních laboratořích.

Ani složení substrátu nelze ponechat náhodě. Může jít o kejdu z živočišné výroby, trus drůbeže, kafilerní produkty, komunální odpady, splašky. V poslední době začínají bioplynové stanice více využívat i cíleně pěstovaných plodin, zejména kukuřice, v podobě siláže. V provozu je ale nutné v jistých mezích dodržovat konstantní složení vstupních surovin. Konkrétní technologii je pak třeba přizpůsobit substrátu, jímž budou bakterie, produkující methan jako základní energetickou složku bioplynu, živeny.

Propojení s komunální sférou

Zemědělské bioplynové stanice představují především pro venkovský prostor a "malou" energetiku bezesporu perspektivní příležitost. Pro provoz BPS může být užitečné její technologické (ale i investiční či vlastnické) propojení s komunální sférou, která může být například částečným dodavatelem vstupních surovin (tříděný biologický odpad, odpady z údržby zeleně, splaškové vody, obsah septiků...) a současně může být spotřebitelem tepla, což je reálné v místech bez plynofikace nebo bez jiného druhu centrálního zásobování teplem. Už jsou také příklady, kdy investorem BPS je přímo obec. Pro stavbu BPS je možné využít ploch z kategorie "brownfields" v nevyužívaných areálech bývalých zemědělských družstev.

Ve výše uvedeném textu jsem se snažil o maximálně zjednodušený "úvod do problematiky BPS" pro rozhodování možných budoucích investorů nebo provozovatelů těchto zařízení. Podrobnější informace a další odkazy je možné získat na stránkách společnosti BIOM CZ. Na stránkách TZB se budeme snažit přinášet aktuální informace o instalacích BPS a konkrétní příklady a popisy některých zařízení, případně zkušenosti z provozu BPS atd.