Biomasa jako zdroj energie

ve vztahu k (energetické) soběstačnosti obcí

Jan Weger, Kamila Vávrováa „tým biomasa “

Výzkummý ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i, PrůhoniceOdbor fytoenergetiky

Seminář SIC, Kněžice, 2.12. 2018

1927 Výzkumná stanice pro okrasné zahradnictví (zřizovatel MZe ČSR – 64 let) 1991 Výzkumný ústav okrasného zahradnictví, s.p.o. (zřizovatel MŽP ČR – 27 let)2007 Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i.

Ø Výzkum všech typů krajiny, jejich potenciálu, funkcí a rizik a včetně okrasného zahradnictví Ø odborná podpora ochrany přírody a péče o krajinu

8 výzkumných odborů; cca 60 výzkumných pracovníkůEkologie lesa Ekologie krajinyKulturní krajiny a sídel Biologických rizikRostlinné biotechnologie Biomonitoring Šlechtění a pěstebních technologiíFytoenergetiky

Výzkummý ústav Silva Taroucyprokrajinuaokrasnézahradnictví,v.v.i,Průhonice

Dendrologická zahrada (73 ha, 7000 taxonů drevin): sbírka a prezentace využití dřevin

Pokusná stanice Michovka (22 ha, 4,5 ha RRD): polní výzkum dřevin a rostlin

Odbor fytoenergetiky:Výzkum „energetických plodin 2. generace“

• Efektivní produkce lignocelulozní biomasy (1:30-100)

výnos, přírodě blízké pěstování, horizontální odolnost proti škodlivým činitelům

• topoly, vrby, ozdobnice, lesknice, schavnat(původní i nepůvodní druhy)

• Hodnocení rizik pro přírodu a krajinu (polní

testování rizikových druhů: Pavlovnie, ozdobnice aj.)• Analýzy DNA: identifikace genotypů (domácí

druhy); křížení s nepůvodními druhyPaulownia tomentosa

Ozdobnice (Miscanthus � giganteus)

§ Vytrvalá tráva – rostlina typu C4, dobře využívá sluneční energii, vodu, živiny, odolná proti chorobám a škůdcům§ biomasa ze zimní sklizně je lepší pro přímé spalování

Lesknice rákosovitá (Phalaris arundinacea)

stav porostu koncem září a koncem února

§ domácí vytrvalá tráva – velmi nenáročná plodina§ biomasa z letní sklizně využitelná pro výrobu bioplynu a § ze zimní sklizně vhodná pro přímé spalování

Schavnat = Rumex OK-2 krmný (energetický) šťovík

§ vytrvalá dvouděložná plodina, výhodou je brzké dozrávání (VII),§ v současné době je využíváno cca 1 000 ha,§ nevhodná pro pozemky s vyšší hladinu podzemní vody (� RRD)§ pro bioplyn příp. spalování

Rychle rostoucí dřeviny

VÚKOZ Průhoniceoddělení fytoenergetiky

V podmínkách mírného pásma : Dnes: topoly, vrby (Salicaceae) vybrané druhy, vyšlechtěné klony/odrůdyDále také: olše, jasany, smrky, modřín, javorNové nepůvodní druhy: akát, pavlovnie,

liriodendron? (riziko invaze, poškození?!)

V podmínkách subtropického a tropického pásma : Borovice, akácie, pavlovnie, týk, Gmelinia, Prosopis

Foto: L.Vietto, Wikipedia, J.Stanturf, J.Carle, B.Schroeder,

Topoly zejm. J-105 (Max-4) „japonský topol“ (Populus nigra × P. maximowiczii)

Vrba košíkářská (Salix vimimalis L.)Odrůdy: Vetla

Vrba SmithovaSalix caprea × vimimalis (Salix × smithianaWilld )

Odrůdy: Rokyta

Vrba červenavá Salix × rubens Shrank

S. alba × S. euxina (syn. S.fragilis )

Odrůdy: Stvola

Palivářské vlastnosti RRD§ Dřevo je tradiční a ověřené palivo - využívá více než 10 000 let a dnes pokrývá 11%

energetických potřeb lidstva (někde 100 %, u nás 2-3%; > 60% OZE)

§ Složení suché dendro- a fyto-masy: C – 46%; O2 – 44% a H – 6% + množství dalších prvků (Si, Cl, P, K), ale ne u dendromasy

§ Výhřevnost suché dendromasy: 17,5 –19,5 MJ/kg, měkkého a tvrdého dřeva je přibližně shodná ale obsah vody ji výrazně snižuje např. při 50% = 7 MJ/kg

§ Emise: minimální S a N; CO2 neutrální, pozor na POP při špatném hoření

Plodina Výhřevnost (MJ/kg)(100% sušina)

Hustota dřeva (kg/m3)

Řepka ozimá - sláma 17,5

Topol štěpka (růz.klony) 18,7 – 21,0 360-500

Vrba štěpka (růz.klony) 18,2 – 21,1 380-500

Buk, Dub (pal. dříví) 18,4 – 20,1 670-690

Lignin 25,5

Celulosa 18,8

Hnědé uhlí 7,9 -12,0

Černé uhlí 28,00

Hlavní produkty a odbyt

homogenní, . 5. 1 : 5 302 : %% 0G. 5 : : 7 7.3 .5. /.:1,2 :. 1 3

J1: 880 - 1400 Kč/t(sur)

2.Palivové dřevo, krátké kusové dřevo (Ø 7-15 cm): 2000 - 2500 Kč/t(sur)

3.Dřevařský sortiment na nábytek a stavebnictví, (>Ø10-20 cm):OSB desky, lehký nábytek až 16000 Kč/t

4.Suroviny pro chemické využití: Lignoceluloza, pupeny, pro (bio)ethanol, farmaceutické a chemické využití (gemme populi)

2 CZ patenty na biopesticidy cena a rentabilita??

5.Potraviny z agrolesnictví: ,0 - .Je 2 :u

.3 7G 7. okopanin a obilnin

Využití dřeva topolů v ČRNábytek topol masiv

RC model Praga E-114M Air Baby „Bejbina“

Míry trupu: 0,5 x 1,8 m; 11 kg! (topol. překližka 3mm)

Možnosti náhrady fosilních paliv na vesnici –biomasou, OZE (TAČR TD03000039)

Modelová obec Zbilidy (možnosti energ. soběstačnosti): • 304 ha zemědělské půdy , 55 ha lesa, • 92 domů (22 rekreačních); 180 obyvatel• 6500 GJ/rok současná spotřeba tepelné energie• 2500 GJ /rok budoucí spotřeba, když budou dosaženy souč. standardy

Výsledky kalkulace (program BICOM) • 3707 GJ/rok = současný potenciál reziduální biomasy (sláma30%, LTZ) by

stačil na pokrytí cca 50% energetické spotřeby pro vytápění

• 2420 GJ/rok = potenciál biomasy E-plodin (RRD, lesknice) pěstovaných na 10 % ZPF (35 ha) - by stačil na pokrytí cca 30% současné

• V případě zlepšení energetické úspornosti RD na stávající standard by k energetické soběstačnosti obce Zbilidy stačilo cca 35ha energetických plodin (10% ZPF) a palivové dřevo z lesa

Možnosti náhrady fosilních paliv na vesnici –biomasou, OZE (TAČR TD03000039)

• Analýza dostupnosti lokálních zdrojů OZE, pro zajištění individuálního vytápění jednotlivých objektů a TUV

• Zpracování návrhu pro místních produkci pelet/briket z dostupných zdrojů (ekonomické hodnocení jednotlivých výrobních cyklů)

• Analýza spotřeby energie pro vytápění v typických objektech v obcích

Výsledky ekonomické analýzy lokálně vyráběných pelet (linka 1200 t/rok; 5mil. Kč)Výpočet minimální ceny (je bez DPH) pomocí programu BICOM:• 170 - 250 Kč/GJ z reziduální biomasy (2800-4000 Kč/t)• 190 - 310 Kč/GJ z biomasy energetických plodin (3100-5000 Kč/t)

Typická cena alternativních paliv (fosilních i biopaliv)• hnědého uhlí Ořech 2 170-250 Kč/GJ bez DPH (3280-4000 Kč/t)• palivového dřeva (směs nákup) 180-210 Kč/GJ bez DPH (800-1500 Kč/plm)• palivového dřeva (směs samovýroba) 80-140 Kč/GJ bez DPH (350-600 Kč/plm)

(+ dosušení) .

Potenciál biomasy v případě krizových situací (projekt MV)

• určení rozlohy zemědělské půdy využitelné pro cílenou produkci biomasy z hlediska zachování potravinové bezpečnosti

• modelování potenciálu s výhledem např. do roku 2050

• Ze 152 teplárenských zdrojů identifikováno 50 zdrojů, kde je možné/vhodné využití biomasy v (současných/budoucích) krizových situacích

• Například v případě EHO (Hodonín, CEZ) by lesní biomasa mohla v krizových situacích zajistit celoroční provoz kotle na biomasu ()

Vize do budoucnosti: Integrovaná (chytrá) bioenergetika

Diverzifikace biomasových plodin, jejich porostů a využití půdy

Multifunkčnní porosty s minimalizací rizik

Integrace s koncepty Smart city/Smart village

‘Rokyta‘ ‘Stvola‘ topol J-105

Nové odrůdy z domácích druhů vrb a topolů

Nové pěstění postupy: Agrolesnictví, greening

(( (

Výmladkové plantáže RRD– na štěpku

Sortiment: topoly, vrbyHustota: 6-15 tis. ks / haObmýtí: 2-6 (10) letPočet sklizní: 3-7xŽivotnost: 15-25 letProdukt: štěpka, palivo

Celkem se v EU pěstuje > 50tis. ha (sever – vrby, jih – topoly)V ČR bylo vysázeno přes 2800 ha (cca 150 ha matečnic)

Výmladkové plantáže RRD– na „polénka“

VÚKOZ Průhoniceoddělení fytoenergetiky

Sortiment: topoly příp. vrbyHustota: 2000-5000 ks / haObmýtí: 5-8 letPočet sklizní: 2-4? xŽivotnost: 15-20letProdukt: palivové dříví , štěpka, třísky

Speciální výmladkové porosty RRD

VÚKOZ Průhoniceoddělení fytoenergetiky

nprotierozní pásy chrání půdy v drahách soustředěného odtoku a kritických povodňových bodech

n selské i vysoké větrolamy chrání půdu proti erozi a zlepšují podmínky chovů zvířat (agrolesnictví)

n „bufrační“ pásy: (Biologicky) filtrují a dekontaminují půdu a podzemní vodu od přebytečných živin a rizikových prvků (těžké kovy)

Ø Porosty RRD jsou nástroj pro adaptaci krajiny na nepříznivé antropogenní a přírodní změny

22

Výmladková plantáž RRD agrolesnickás ekologickým chovem drůbeže (17 let)

Sortiment: vrba, topolHustota: 12000 ks/haObmýtí: 3-7 letŽivotnost: 20+letProdukty: palivo- štěpka a dřevo, vejce a maso Přínosy: ochrana proti dravcům, zvyšování živin; welfareRizika: liška s mladými! x lovecký lístek, oplocení, zdražovače

23

Děkuji za pozornost

weger@vukoz.cz

Aktualizované informace o pěstování RRD : www.vukoz.cz/index.php/isoze-domu

Legislativní rámec na zemědělské půdě

• Zákon o zemědělství (252/1997 Sb.)

→ RRD = zemědělská kultura

• Zákony a prováděcí nařízení zemědělských dotací

→ seznamy RRD, obmýtí 5-10 let, manipulační plochy pro získání

přímých plateb a plnění tzv. greeningu

• Zákon o Nakládání se sadbou (219/2003 Sb.)

→ registraci a kontrolu producentů sadby RRD provádí ÚKZUZ

• Zákon o ochraně přírody a krajiny (114/1992 Sb.):

→ definuje rizika pro ŽP (invaze, krajinný

ráz, ZCHÚ) a nutný souhlas s výsadbou RRD (místní orgán ochrany

přírody na ORP)

• Zákon o ochraně zemědělského půdního fondu (zákon 334/1992

Sb.) → např. Zakazuje zakládání plantáží dřevin na 1 a 2. TO ZPF

(Od 1.4. 2015); určuje obmýtí, životnost (10;30 let) a „rekultivaci“.

Vývoj pěstování VP RRD v ČRn 2 862 ha vysázeno za 22 let

n 2 ha je průměrná rozloha (medián 0,9 ha; max. 58 ha) n 600-700 pěstitelů RRD (odhadován dle počtu 1381 bloků LPIS)

26

Pionýrské obdobíBez dotace

15 ha 2,3 ha/rok

Období legalizace Národ. dotace 60tis.Kč/ha na založení

180 ha 22ha/rok

tržního Bez dotace, pak SAPS

2620 ha 350 ha/rok

0

500

1 000

1 500

2 000

2 500

3 000

3 500

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

Roz

loha

(ha)

RRD (LPIS)

Schavnat

Ozdobnice

Kumulativní průběh hotovostního toku RRD a příjem ze státního dluhopisu (3,5%)

Minimální cena: 107 Kč/GJ�a resp. 149 Kč/GJ 5 ha, Náklady na založení porostu 300 000 Kč resp. 218 000 KčStátní dluhopis - úroková míra 3,5% p.a. (extrapolace na 20 let, odečtení poplatků)

VÚKOZ PrůhoniceOdbor fytoenergetiky a biodiverzity