Bioplynová stanice
Bioplynová stanice je technologické zařízení využívající procesu anaerobní digesce ke zpracování bioodpadu, případně jiného biologicky rozložitelného materiálu. Hlavním produktem anaerobní digesce je bioplyn, který lze využít jako alternativní zdroj energie.
Hlavní princip bioplynových stanic
Jedná se o zařízení, jejichž hlavním procesem a účelem je přeměna substrátů ze zemědělství, čistírenských kalů či biologicky rozložitelných odpadů na výstup, tzv. bioplyn. Jeho energetický potenciál je možné využít buď přímo v lokalitě bioplynové stanice, nebo skrze distribuční kanál přesunout na místo spotřeby (Česká bioplynová asociace, 2014). V obecné rovině se vstupům do procesu přeměny na bioplyn říká biomasa. Do této kategorie spadá veškeré hmota organického původu, která může být ve formě dendromasy (dřevní biomasa), fytomasy (zemědělské plodiny, rostliny) a biomasy živočišného původu.[1]
Biomasa jako významný obnovitelný zdroj dostala své významné místo díky evropské politice zaměřené na hospodářský růst, který je podpořen formou inovací do alternativních zdrojů a udržitelné a konkurenceschopné energeticky. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/28/ES určila cíl zvýšit podíl energie z obnovitelných zdrojů v EU na 20 % do roku 2020 a biomasa v tomto směřování má zásadní pozici.[2]
Česká republika je dle dat z roku 2014 na pátém místě za Německem, Itálií, Švýcarskem a Francií v produkci elektřiny z bioplynu.[3]
Vzhledem ke zkušenostem zahraničních firem se stavbou bioplynových stanic jsou stanice v České republice založené na technice zejména z německy mluvících sousedních zemí.[3]
Od roku 2020 se změnila pravidla finanční podpory bioplynových stanic. Do té doby Energetický regulační úřad rozlišoval dvě kategorie – zemědělské a odpadové bioplynové stanice. Vyšší podpora byla dříve směřována k zemědělským bioplynovým stanicím, které byly označeny jako AF1, které zpracovávají primární energetické suroviny. Kategorie AF2 byla pro tzv. odpadové bioplynové stanice a byla jim přiřazena nižší podpora. Obě kategorie byly sjednoceny do jedné, AF, která je na úrovni předchozí AF1.[4]
Zemědělské bioplynové stanice
Hojně rozšířené jsou zemědělské bioplynové stanice. Příkladem může být Jihočeský kraj, kde jsou zastoupeny 77 %.[5] Jejich největším přínosem je podpora lokální ekonomiky a pozitivní vliv na stabilitu podniků v zemědělství.[6]
Tyto stanice pomohu být obyvateli obcí vnímány negativně, ale výhody, které přináší hlavně v rámci energetické soběstačnosti a redukce emisí v lokalitě, tato negativa znatelně převyšují. Pro lokální ekonomiku také znamenají příležitost k budoucímu rozvoji.[3]
Základním předpokladem pro správný provoz zemědělských bioplynových stanic je vždy dostatek biomasy. Globální klimatická změna se projevuje i v rámci českého území, kdy se hospodáři stále častěji potýkají se suchými léty. Pro budoucí vývoj je pak zásadní otázkou, jakým směrem rozvíjet zemědělské bioplynové stanice v kontextu úbytku využitelné biomasy. Podíváme-li se na tento problém z pohledu přidané hodnoty, kdy biomasa zaujímá nejnižší stupeň, tak se nabízí transformace bioplynových stanic na tzv. biorafinérie, z nichž vstupy v podobě chemikálií a farmaceutik jsou na vyšším stupni vzhledem k přidané hodnotě.[7]
Anaerobní digesce
Anaerobní digesce (anaerobní fermentace) je proces, při kterém mikroorganismy rozkládají organický materiál bez přístupu vzduchu. Může probíhat samovolně v přírodě nebo řízenou metodou v bioplynových stanicích. Celý proces probíhá ve čtyřech základních fázích:
- hydrolýza - hydrolytické mikroorganismy štěpí makromolekulární organické látky na menší molekuly schopné transportu do buňky, kde probíhají další fáze
- acidogeneze - produkty hydrolýzy jsou štěpeny na jednodušší látky (kyseliny, alkoholy, CO2, H2)
- acetogeneze - tvorba kyseliny octové, CO2 a H2
- methanogeneze - vznik methanu ze směsi CO2 a H2 nebo z kyseliny octové; vedlejším produktem je CO2[8]
Provoz bioplynové stanice
Substráty
V bioplynové stanici lze zpracovávat kejdu, hnůj a jiné odpady z živočišné výroby, fytomasu, odpady z rostlinné výroby, ze stravování, biologicky rozložitelný komunální odpad a čistírenské kaly. Vhodné jsou zvláště materiály s vyšší vlhkostí. Často se uplatňuje kofermentace[9], tzn. zpracování různých materiálů v jednom zařízení. Vhodnou kombinací substrátů lze docílit složení, které bude mít příznivý vliv na průběh procesu a tím i na výsledné množství a kvalitu bioplynu.
Technologie
Zařízení pro anaerobní digesci organických odpadů může mít mnoho variant. Na začátku bioplynové linky je zpravidla přípravná nádrž, kde se skladuje surový materiál. Ten je podle potřeby přečerpáván do fermentoru, kde se odehrává vlastní proces anaerobní digesce a tvorby bioplynu. Bioplyn vznikající ve fermentoru je jímán do zásobníku a upravován pro další využití.
Podmínky procesu
Aby proces anaerobní digesce probíhal správně, je třeba zajistit vhodné životní podmínky pro činnost mikroorganismů. Těmi jsou:
- striktně anaerobní prostředí
- optimální pH
- stálá teplota
- vhodné složení substrátu[9]
Produkty anaerobní digesce
- Bioplyn
- Bioplyn je tvořen převážně methanem a oxidem uhličitým. Obsah methanu se pohybuje mezi 50 a 75 %.[10] Bioplyn se nejčastěji spaluje v kotlích a vyprodukované teplo se používá na vytápění budov nebo na ohřev vody. Další možností je kombinovaná výroba tepla a elektrické energie v kogenerační jednotce.
- Tuhý zbytek po vyhnití se sníženým obsahem biologicky rozložitelných látek se nazývá digestát. Tento materiál, pokud vyhovuje všem parametrům stanoveným vyhláškou Ministerstva životního prostředí[11] , lze využít jako hnojivo, přídavek do kompostu nebo k úpravě povrchu terénu.[12]
- Fugát
- Fugát, nebo-li procesní voda, je tekutý produkt vyhnívacího procesu a má charakter vody odpadní. Je silně zakalený a obsahuje produkty anaerobního rozkladu organických látek. Zpravidla je odváděn do čistírny odpadních vod.
Bioplynové stanice v ČR a v zahraničí
Na začátku roku 2008 bylo na našem území v provozu asi 23 bioplynových stanic [13], z nichž převážná většina zpracovává bioodpady ze zemědělství. Nejdéle fungujícím zařízením na zpracování zemědělských odpadů v ČR je bioplynová stanice v Třeboni. V provozu je nepřetržitě od roku 1974 a zpracovává kejdu z velkovýkrmny prasat spolu s čistírenskými kaly.[14] Další stanice jsou například v Kroměříži, Velkých Albrechticích, Mimoni, Kladrubech nebo Trhovém Štěpánově. České sdružení pro biomasu odhaduje reálný potenciál počtu bioplynových stanic v ČR na 400 zařízení do roku 2015.[15]
Z evropských zemí má nejvíce zkušeností s bioplynovou technologií Německo, kde je v současné době v provozu přes 3500 fermentačních zařízení především komunálního charakteru. V Dánsku funguje systém tzv. centralizovaných bioplynových stanic. Ke každé stanici je odpad svážen z okolních oblastí a stanice jsou umisťovány tak, aby se jejich svozové zóny nepřekrývaly.[8] Ve Švédsku se bioplyn kromě vytápění a výroby elektrické energie využívá i pro pohon vozidel a nedávno zde byl také zprovozněn první vlak poháněný bioplynem na světě.
Desatero bioplynových stanic
Zájem o výstavbu bioplynových stanic na našem území v posledních letech stoupá. Kvalitně zpracovaný projekt a důsledné dodržování zásad udržitelného provozu mohou předejít mnohým problémům, které provoz bioplynové stanice často doprovázejí. České sdružení pro biomasu proto zpracovalo Desatero bioplynových stanic, které má poskytnout základní informace všem zájemcům o výstavbu zemědělských bioplynových stanic. Zkrácená verze desatera: [16]
- Precizní příprava projektu
- Dostatek kvalitních vstupních surovin
- Výtěžnost bioplynu z jednotlivých materiálů
- Komunikace se samosprávou a veřejností
- Spolehlivá a ověřená technologie
- Optimalizace investičních nákladů
- Volba vhodné kogenerační jednotky
- Využití odpadního tepla
- Nakládání s digestátem – kvalitní hnojivo
- Další možnosti využití bioplynu
Odkazy
Zdroje
- ↑ ÚSTAV ZEMĚDĚLSKÉ EKONOMIKY A INFORMACÍ. Metodika kalkulací nákladů a výnosů bioplynových stanic v zemědělských podnicích [online]. Praha: 2013 [cit. 2021-02-13]. Dostupné online.
- ↑ EVROPSKÝ PARLAMENT A RADA. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/28/ES ze dne 23. dubna 2009, o podpoře využívání energie z obnovitelných zdrojů a změně a následném zrušení směrnic 2001/77/ES a 2003/30/ES [online]. 2009 [cit. 2021-02-13]. Dostupné online.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Strategická výzkumná agenda oboru bioplyn. Česká bioplynová asociace. . Dostupné online.
- ↑ ŠKRDLÍKOVÁ, Helena. Zajímej.se [online]. 2020-05-26 [cit. 2021-02-13]. Dostupné online. (česky)
- ↑ Mapa bioplynových stanic. Česká bioplynová asociace [online]. [cit. 2021-02-13]. Dostupné online. (česky)
- ↑ SAGAPOVÁ, N.; CUDLÍNOVÁ, Eva. Sborník příspěvků z mezinárodní vědecké konference Region v rozvoji společnosti 2017 [online]. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2017 [cit. 2021-02-13]. Kapitola Vliv zemědělských bioplynových stanic na lokální ekonomiku - bioekonomika v rurálním prostředí. Dostupné online.
- ↑ SAGAPOVÁ, N.; BUCHTELE, R. Rozvoj Jihočeského kraje - potenciál pro aplikaci iniciativy Evropské komise Smart Region. České Budějovice: Jihočeská univerzita, Ekonomická fakulta, 2020. Kapitola Zemědělské bioplynové stanice - co s nimi dál?.
- ↑ 8,0 8,1 STRAKA, F. a kol.: Bioplyn – příručka pro výuku, projekci a provoz bioplynových systémů. Praha: GAS s.r.o., 2006, 706 s, ISBN 80-7328-090-6
- ↑ 9,0 9,1 SCHULZ, H.; EDER, B.: Bioplyn v praxi – Teorie, projektování, stavba zařízení, příklady. Ostrava: HEL, 2004. 166 s, ISBN 80-86167-21-6
- ↑ PASTOREK, Z.; KÁRA, J.; JEVIČ, P.: Biomasa – obnovitelný zdroj energie. Praha: FCC PUBLIC s.r.o., 2004. 286 s, ISBN 80-86534-06-5
- ↑ Vyhláška č. 382/2001 Sb., Vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 382 ze dne 17. řijna 2001 o podmínkách použití upravených kalů v zemědělské půdě, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů. 2001. Dostupné online. Ve znění pozdějších předpisů. Dostupné na Portálu veřejné správy ČR.
- ↑ VÁŇA, Jaroslav: Využití digestátů jako organického hnojiva. Biom.cz [online]. 2007-04-25 [cit. 2009-01-14]. Dostupné z WWW: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/vyuziti-digestatu-jako-organickeho-hnojiva. ISSN: 1801-2655.
- ↑ BAČÍK, Ondřej: Bioplynové stanice: technologie celonárodního významu. Biom.cz [online]. 2008-01-14 [cit. 2009-01-14]. Dostupné z WWW: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/bioplynove-stanice-technologie-celonarodniho-vyznamu. ISSN: 1801-2655.
- ↑ KAJAN, Miroslav: Bioplynová stanice Třeboň. Biom.cz [online]. 2004-06-07 [cit. 2009-01-14]. Dostupné z WWW:http://biom.cz/cz/odborne-clanky/bioplynova-stanice-trebon. ISSN: 1801-2655..
- ↑ CZ Biom, : Bioplyn může zásobovat obnovitelnou elektřinou tisíce českých domácností. Biom.cz [online]. 2007-03-15 [cit. 2009-01-14]. Dostupné z WWW: http://biom.cz/czp-bioplyn/odborne-clanky/bioplyn-muze-zasobovat-obnovitelnou-elektrinou-tisice-ceskych-domacnosti. ISSN: 1801-2655.
- ↑ BAČÍK, O.: Desatero bioplynových stanic. Biom – Odborný časopis a informační zpravodaj Českého sdružení pro biomasu. 2007. č. 2, s. 2. Dostupné z WWW: http://biom.cz/biom/eBIOM-27-2007.pdf
Interní odkazy
- Zemědělská bioplynová stanice Drahobudice - příkladová studie
Externí odkazy
- Anaerobic digestion na anglické Wikipedii
- Biogas na anglické Wikipedii
- CZ Biom České sdružení pro biomasu
- Desatero bioplynových stanic na stránkách MZe
- i-EKIS Internetové energetické konzultační a informační středisko ČEA
- Německá asociace bioplynu v němčině
Tato stránka vznikla, či byla výrazně rozšířena v rámci projektu „Udržitelný rozvoj na místní úrovni – propojení teorie a praxe“, podpořeného v letech 2019–2022 Technologickou agenturou České republiky. Podrobnosti o projektu.