Bioplyn může nahradit zemní plyn ve čtvrtině domácností a rovněž o čtvrtinu zvýšit podíl organické hmoty v půdě

Do roku 2030 se očekává, že asi 150 až 200 bioplynových stanic bude z bioplynu vyrábět asi 500 miliónů kubíků biometanu ročně. To odpovídá víc než čtvrtině roční spotřeby zemního plynu v domácnostech ČR. Biometan je plnohodnotná, obnovitelná náhrada zemního plynu. Může být uplatněn všude, kde se používá zemní plyn, včetně dopravy, kde ve stlačené formě pomůže snížit znečištění (bioCNG). Jde o první masově již dnes dostupné biopalivo tzv. pokročilé generace.

O čtvrtinu může do roku 2030 stoupnout množství organické hmoty v půdě díky digestátu, vedlejšímu produktu bioplynových stanic. CZ Biom a Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy dnes zveřejnily novou mapu, jak může tento objem stoupnout v jednotlivých okresech v Česku.

Do roku by mohlo zhruba 150 - 200 bioplynových stanic přejít na výrobu biometanu. Ten obsahuje nejméně 96 % metanu a má podobné kvality jako zemní plyn, ovšem bez neblahých souvislostí těžby a dopravy fosilního zdroje z cizích zemí. Na konci příští dekády by ho konvertované i nově postavené bioplynové stanice vyráběly zhruba 500 až 600 miliónů kubíků biometanu ročně, shodují se analýzy CZ Biomu a Ministerstva průmyslu a obchodu (MPO). To je zhruba tolik, kolik zemního plynu v Česku spotřebuje čtvrtina [1] domácností. MPO ale pro budoucí rozvoj ve vládních materiálech navrhuje zhruba poloviční hodnotu. [2]

“Biometan nabízí novou možnost, jak efektivně využívat bioplyn a v budoucnu bychom touto  technologií rádi nahradili část výroby elektřiny z bioplynu. A to zejména tam, kde se při výrobě elektřiny a tepla nedaří teplo efektivně využít. Stát tak může získat více vyrobené energie za stejné náklady,” uvedl Jan Habart z asociace CZ Biom, která v Česku sdružuje asi tři čtvrtiny provozovatelů zemědělských a odpadářských bioplynek a zdroje na biomasu.

“Návrh MPO vítáme, zvyšování efektivity bioplynek jejich konverzí na výrobu biometanu je krok správným směrem. Pokud se to podaří, bude to velký úspěch, ale cíl to není lehký. V saldu českého zahraničního obchodu by půl miliarda kubíků biometanu ušetřila asi tři  miliardy korun za nákup zemního plynu z dovozu,” dodal Štěpán Chalupa, předseda Komory obnovitelných zdrojů energie.

Při výrobě biometanu se z bioplynu odstraňuje oxid uhličitý a další příměsi. Biometan by mělo vyrábět i několik nově vybudovaných stanic. Vyrobený biometan lze použít všude tam, kde zemní plyn. Lze ho s plynem i míchat. či distribuovat prostřednictvím plynárenské soustavy k dalšímu využití nebo po stlačení přímo plnit do vozidel na CNG (a hovoříme o tzv. bioCNG).

Biometan je ale navíc obnovitelný zdroj, který se vyrábí z domácích bioodpadů nebo zemědělské produkce. V Česku jsou přitom pro využití biometanu téměř ideální podmínky: rozsáhlá síť existujících bioplynových stanic v blízkosti plynárenského potrubí, možnost okamžitě využívat stávající plynárenskou infrastrukturu a v neposlední řadě poptávka státu i veřejnosti po snižování emisí skleníkových plynů a škodlivin v dopravě.

Bioplynová stanice je cennou součástí energetického systému, protože její výroba jde dobře a rychle řídit. Může produkovat elektřinu s proměnným výkonem dle potřeby v průběhu dne i během roku. Bioplyn nevyužitý k výrobě elektřiny a tepla může být upraven na biometan a uskladněn v plynařských zásobnících pro pozdější využití nebo použit v dopravě (bioCNG). Výroba biometanu je tak jedním z možných nástrojů pro regulaci a akumulaci energie z obnovitelných zdrojů.  Bioplynové stanice tak mohou „krýt záda” větrným parkům nebo solárním elektrárnám a stejně jako paroplynové elektrárny přispívat k flexibilnější energetice založené na obnovitelných zdrojích.

Podle statistik Evropské bioplynové asociace [3] bylo v roce 2011 v Evropě 187 bioplynových stanic, které nějakým způsobem upravovaly bioplyn na biometan. Na začátku roku 2018 to už bylo 540 takovýchto biometanových zařízení. Nejvíce jich je v sousedním Německu (195), Spojeném království (92) a Švédsku (70). V sousedním Rakousku je takových zařízení 31.

Digestát z bioplynek pomáhá zlepšovat kvalitu půdy

Výpočty připravené experty CZ Biomu uvádějí, že v roce 2030 mohou bioplynové stanice zvýšit množství organické hmoty aplikované na půdu o asi čtvrtinu. Jde o celorepublikový průměr, rozpad na jednotlivé okresy je přiložen k tiskové zprávě (mapy i excelový soubor).

Úbytek organické hmoty v půdě (tzv. dehumifikace) je společně s erozí, utužením půdy nebo jejím záborem jednou z hlavních výzev pro ochranu půd v Česku. [4] Organická hmota v půdě plní řadu nezastupitelných funkcí a ovlivňuje řadu procesů, které v ní probíhají. Obsah humusu a jeho kvalita má přímý vliv na zemědělskou produkci, na diverzitu půdních organismů, koloběh živin a vody v půdě, stabilitu půdy a její struktury. Zlepšuje zadržování a vsakování vody a odolnost vůči erozi.

K úbytku organické hmoty v půdě dochází v souvislosti se snižujícími se stavy hospodářských zvířat, nedostatečnou produkcí statkových hnojiv (hnůj, kejda) a celkově převažující orientací českého zemědělství na rostlinnou výrobu. Dalším rizikem je vodní a větrná eroze. Jevy spolu přitom souvisí: půda bohatá na organickou hmotu je odolnější vůči působení vnějších sil jako je voda nebo vítr.

Část organické hmoty v půdě zůstává zaoráním posklizňových zbytků, ale z části by ji měla tvořit také organické hmota jako je hnůj, kejda nebo digestát. Z toho důvodu je také podporován chov hospodářských zvířat. Obdobný přínos však mohou mít také bioplynové stanice díky produkci digestátu.

Pro vyjádření obsahu organické složky v půdě tento účel je pro zjednodušení používán ukazatel Velká dobytčí jednotka (VDJ).

Mezi lety 1990 a 2018 klesl v Česku stav skotu o víc než polovinu a stav prasat o asi dvě třetiny. [5] Při přepočtu na takzvané velké dobytčí jednotky (VDJ) tak dnes připadá na jeden hektar (ha) obdělávané zemědělské půdy 0,48 hospodářských zvířat (neboli VDJ), zatímco v roce 1990 to bylo 0,82 VDJ/ha zemědělské půdy. Jedna velká dobytčí jednotka (VDJ) představuje 500 kg živé hmotnosti hospodářských zvířat.

Podle Ministerstva životního prostředí (MŽP) by pro zajištění dostatečného množství organické hmoty v půdě bylo potřeba více než zdvojnásobit stavy hospodářských zvířat oproti současnosti. V přepočtu na takzvané velké dobytčí jednotky by byla potřeba jedné až dvou “krav” na hektar (1 - 2 VDJ/ha). [6] V roce 2018 to přitom v celostátním průměru ČR bylo jen 0,48 VDJ/ha.

Podobnou roli jako statková hnojiva může hrát také digestát, zbytek po anaerobní digesci vstupních materiálů při výrobě bioplynu v bioplynové stanici. “Bioplynové stanice jsou nepostradatelnou součástí českého zemědělství v situaci, kdy dlouhodobě klesají stavy hospodářských zvířat a s tím také produkce statkových hnojiv. Praxe potvrzuje, že pravidelná aplikace digestátu půdu zlepšuje a zemědělským podnikům šetří peníze za minerální hnojiva,” dodal Jan Habart z CZ BIOM.

Z hlediska produkce organické hmoty ve formě digestátu a v přepočtu na veškerou obhospodařovanou půdu nabízí bioplynové stanice dle výpočtů CZ Biom ekvivalent 0,05 VDJ/ha (v přiložených mapových podkladech také jako BPJ - bioplynová jednotka; pozn. autora). “Je to poměrně malý příspěvek z hlediska celkový potřeb zemědělství, ale vypočítali jsme, že v roce 2030 by to mělo být již 0,12 VDJ/ha, to je o čtvrtinu víc, než kolik je organiky v půdě dnes. A pokud se podíváte na jednotlivé farmy, tak u těch, na které jsou bioplynky navázány, je přínos pro půdu již dnes značný. Dvojnásob to platí pro regiony, kde nejsou téměř žádné chovy hospodářských zvířat”, dodal Habart.

“Bioplynové stanice také výrazně pomáhají ekonomice i provozu živočišné výroby. Kejdu zbavují zápachu, poskytují teplo a elektřinu pro provoz a stabilizují příjmy podniku,” řekl Martin Novák, zemědělec a provozovatel bioplynové stanice Obora u Tábora.

Význam bioplynových stanic a odpadního digestátu pro kvalitu půdy podtrhuje i odpadová legislativa Evropské unie, které považuje bioplynové stanice za nástroj pro recyklaci biologicky rozložitelné hmoty, nikoliv za zařízení na zpracování odpadu. Recyklace nebo také materiálové využití, kam patří také kompostování a anaerobní digesce, má v hierarchii způsobů nakládání s odpady přednost před energetickým využitím. “Označovat zpracování odpadní biomasy v bioplynkách za energetické využití je velmi zúžený a matoucí popis,” dodal Habart.

Z čeho se bioplyn v ČR vyrábí?

K výrobě bioplynu se v Česku nejčastěji používají kejda skotu a prasat a hnůj (46 %). Kontroverzní kukuřice se využívá ve formě (kukuřičné) siláže a představuje zhruba 31 % všech vstupních surovin. Zbylých 26 % tvoří senáž, bioodpady, obilí, brambory a další. [7] „Úloha kukuřice jako vstupního substrátu pro bioplynky postupně klesá. Ať už kvůli jejímu zdražování, riziku neúrody nebo potřebě chránit půdu proti erozi. Naopak roste význam biologicky rozložitelných odpadů,” popisuje Jan Habart.

Přísnější odpadová legislativa a zákaz skládkování bioodpadů v příštím desetiletí totiž otevírají bioplynu nový obzor v podobě zpracování komunálních bioodpadů. “Trend je to jednoznačný i v případě, že by se oddálil zákaz skládkování, který je aktuálně plánovaný k roku 2024. Tlak na rozumnější nakládání s bioodpady v rámci komunálních odpadů nestojí jen na tomto zákazu,” uvedl Štěpán Chalupa z Komory obnovitelných zdrojů energie. Návrh novely Zákona o odpadech připravuje Ministerstvo životního prostředí a předpokládá, že pro obce budou platit přísnější recyklační cíle a porostou také poplatky za svoz komunálních odpadů, které mají motivovat k předcházení vzniku odpadů a jejich recyklaci.

Zajímavý příklad zpracování bioodpadů mají v Jarošovicích u Týna nad Vltavou. V jednom areálu s bioplynovou stanicí stojí kompostárna, která umožňuje zpracovávat i odpady z přípravy jídla v restauracích a jídelnách (gastroodpady) nebo prošlé potraviny.

Další slibnou surovinou pro výrobu bioplynu je vojtěška a další bobovité rostliny. Ty jsou navíc dobrou příležitostí pro zlepšení kvality půdy a zdroj pylu pro včely. Zemědělci na jihu Čech se společně s vědci z České zemědělské univerzity pokouší využít schopnosti vojtěšky vázat dusík z atmosféry a vyrábět tak organické hnojivo s vyšším zastoupením dusíku. “Záměrem projektu je fermentovat vojtěškovou senáž v bioplynové stanici, kde z ní vyrobí energii. Digestát má zhruba dvojnásobný podíl dusíku, což snižuje požadavky na aplikaci minerálních hnojiv,” řekl Jindřich Černý z České zemědělské univerzity.

Bioplyn v Česku (základní data)

V roce 2017 stálo v Česku 404 zemědělských bioplynových stanic s instalovaným výkonem 318,2 MW. Po odečtení bioplynek na čistírnách odpadních vod (ČOV) činila jejich výroba 2 445 867 MWh elektrické energie, což představovalo 26,06% podíl na elektřině z obnovitelných zdrojů (OZE) a 2,81% podíl na výrobě elektřiny při zahrnutí všech zdrojů. Bioplynové stanice také vyrobily 3 704 793 GJ tepla (4,03 % podíl v rámci všech OZE). [8]

V případě vhodného nastavení legislativy a podpory, která bude příznivá pro využití dostupného potenciálu, může instalovaný výkon v roce 2030 dosáhnout 372 MW v bioplynových stanicích (s možným navýšením o 166 MW pro služby regulace) a 100 MW v biometanových stanicích. “To se projeví nejen ve vyšším příspěvku bioplynu pro výrobu obnovitelné energie, ať již jde o elektřinu, teplo nebo biometan, ale také ve vyšší produkci organických hnojiv z digestátu,” uvedl Jan Habart.

Prameny

[1] Spotřeba zemního plynu domácnosti činila v roce 2018 2 275 642 tis. m³ (2,3 miliardy m³). Výroba biometanu v roce 2030 na úrovni zhruba 0,5 až 0,6 miliardy m³ představuje 22 až 26 %. Pro srovnání: celková spotřeba zemního plynu v ČR činila 8,2 miliard m³. Energetický regulační úřad 2019 (zde; domácnosti viz str. 29).

[2] Podkladový materiál pro návrh Vnitrostátního plánu. Ministerstvo průmyslu a obchodu 2018 (zde, biometan str. 46-47).

[3] Evropská biomasová asociace. Podrobněji zde. Otevřená data rádi dodáme na vyžádání.

[4] Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy. Podrobněji zde

[5] Český statistický úřad. Otevřená data rádi dodáme na vyžádání.

[6] Ministerstvo životního prostředí 2019. Podrobněji zde.

[7] Data za rok 2017. Šetření CZ BIOM bylo provedeno na reprezentativním vzorku jedné čtvrtiny zemědělských a odpadářských bioplynových stanic v ČR.

[8] Ministerstvo průmyslu a obchodu. Podrobněji zde.