rozvoj udržitelných trhů s teplem pro bioplynové

PARTNEŘI PROJEKTU BIOGASHEAT
WIP Renewable Energies, Germany
Energy Institute Hrvoje Požar, Croatia
Energy Efficiency Center SEVEn, Czech R.
Sogesca Srl, Italy
e7 Energie Markt Analyse GmbH, Austria
Danish Technological Institute, Denmark
SC Mangus Sol Srl, Romania
Euroheat & Power, Belgium
KOORDINACE PROJEKTU BIOGASHEAT
ROZVOJ UDRŽITELNÝCH
TRHŮ S TEPLEM
PRO BIOPLYNOVÉ STANICE
V EVROPĚ
Ekodoma, Latvia
Dr. Ilze Dzene [[email protected]]
www.biogasheat.org
ROZVOJ UDRŽITELNÝCH TRHŮ S TEPLEM PRO
BIOPLYNOVÉ STANICE V EVROPĚ
ÚVOD
Evropská unie se etablovala jako světový lídr v boji proti změně klimatu Nicméně, hrozby vyvolané měnícími se podmínkami nejsou jediným
vodítkem pro energetickou politiku EU. Opakující se připomínky zdůrazňující omezené zdroje kontinentálních fosilních paliv ovlivňují strategická
rozhodnutí, přičemž státní rozpočty, které jsou pod stálým tlakem, zvětšující se propast mezi bohatými a chudými a zvyšující se ceny energií
také vyžadují koordinované jednání. V této souvislosti není překvapivé, že koncept EU se zaměřuje na tři hlavní cíle: udržitelnost, nezávislost,
konkurenceschopnost.
Tyto tři cíle byly a budou realizovány prostřednictvím triumvirátu cílů vysvětlených v takzvané strategii EU 2020. Cílem této strategie je zvýšení
produkce energie z obnovitelných zdrojů o 20%, nárůst účinnosti o 20% a 20% snížení emisí v Evropě ve srovnání s rokem 1990. Cíle 20-20-20 jsou
v současné době předmětem přehodnocení s tím, jak Evropská komise připravuje strategii EU2030. V první Zprávě o rámcové politice pro klima a
energii v období 2020-2030 Komise navrhla pouze dva cíle: jeden pro emise CO2 a jeden pro obnovitelné zdroje. Oficiálně to bylo proto, že Směrnice
o energetické účinnosti byla předmětem revize a Zpráva by neměla převážit nad výsledky revize. Avšak poněvadž některé členské státy jsou proti
novějšímu cíli účinnosti, zatímco jiní jej podporují, je další vývoj otevřený. Ze systémového hlediska je naprosto nezbytné zahrnout všechny tři cíle
společně, protože jen jejich kombinace a účinné využívání domácích nízkouhlíkových zdrojů pomůže dosáhnout EU jejích základních cílů.
Projekt BiogasHeat realizaci těchto cílů a úkolů podporuje. Bioplyn je domácím zdrojem energie a jeho využití snižuje závislost Evropy na dovozu
paliv. Jeho využití drží finance v rámci Unie a vytváří zemědělcům další příjmy, tj. podporuje konkurenceschopnost evropského hospodářství.
Současně to je obnovitelný zdroj energie snižující emise CO2 a podíl fosilních paliv. Využití vyrobeného tepla pak k tomu zásadně přispívá. Zvýšení
účinnosti zařízení na výrobu bioplynu v podstatě znamená, že pro stejný výsledek je třeba spalovat méně bioplynu, nebo také stejné množství
bioplynu může nahradit větší množství fosilních paliv. Teplo je přebytková energie, to znamená, že nevytváří dodatečné emise CO2 nebo nároky
na dovoz, a zároveň je plně obnovitelná. Nahrazením fosilních paliv přebytečným teplem lze významně snížit emise CO2 při současném snížení
závislosti EU na dovozu energie. Zároveň to umožňuje poskytovat zákazníkům levnější energii, a tím ještě více zvyšovat konkurenceschopnost.
Ve zkratce: BiogasHeat se dokonale řadí do evropských energetických cílů. Je to udržitelný, domácí, konkurenceschopný zdroj energie.
2
www.biogasheat.org
Projekt BiogasHeat
V Evropě stejně jako na celém světě se výroba a využití bioplynu značně zvyšuje vzhledem k
rostoucí poptávce po energii z obnovitelných zdrojů jako náhradě za energii z fosilních paliv.
Většina průmyslových a zemědělských zařízení na výrobu bioplynu využívá bioplyn pro výrobu
elektřiny v kombinovaných výrobnách tepla a elektřiny. V mnoha případech se však teplo z
těchto zařízení nevyužívá. To je výsledek zaměření většiny soustav podpor hlavně na produkci
elektřiny se zanedbáváním efektivního využití tepla.
Neefektivnost ve využívání energie je úzkým hrdlem nynější výroby bioplynu, což způsobuje
makroekonomické a mikroekonomické ztráty a je výzvou v souvislosti se zvyšující se konkurencí
ve způsobech využívání půdy. Projekt BiogasHeat řeší problém, jak na evropské, národní a
projektové úrovni účinně využívat teplo z bioplynových stanic. Proto je vyvíjena a používána
sada různých politik, osvědčených postupů, testů v terénu a projektových prováděcích
opatření. Akce projektu doprovázejí obsáhlý přístup k rozvoji obecných postupů využítí tepla z
bioplynových stanic, který by podle odborných odhadů mohl vyvolat celkem 160 mil. € investic
do roku 2020 vedoucích k využití 52.600 toe/rok obnovitelného tepla, což odpovídá 118,000 t
CO2 ekv. /rok.
V projektu partneři analyzují tržní podmínky a bariéry s doporučeními osobám tvořícím strategie
a návrhy podpor. Bioplynoví odborníci společně s účastníky trhu s teplem rozvíjejí slibné
obchodní modely a podnikatelské strategie pro zvýšení či oživení využití bioplynového tepla.
Potřebné kapacity jsou vytvářeny školeními a jinými podpůrnými formami, přičemž osvětová
činnost má motivovat a podporovat nové hráče na trhu v evropských zemích k zahájení aktivit
v této oblasti.
Bioplynové trhy v zemích
projektu BiogasHeat
5,60
2,40
12,20
Dánsko
Mezi zeměmi projektu BiogasHeat jsou velké rozdíly v
počtu bioplynových stanic a v instalovaných kapacitách.
Německo je předním producentem bioplynu v Evropě s asi
7500 instalovaných zařízeních na výrobu bioplynu, zatímco
Česká republika a Itálie zaznamenaly v posledních několika
letech značný růst trhu v oblasti bioplynu. Trhy v Rakousku
a Dánsku, charakterizované mnoha zařízeními na výrobu
bioplynu, zůstaly v posledních letech poměrně stabilní bez
podstatného vzniku nových výroben bioplynu. Značný nárůst
byl dosažen v Lotyšsku v letech 2011-2013, ale tento vývoj byl
přerušen, když nová výběrová řízení na získání práva obdržet
výkupní tarif byly zastaveny až do konce roku 2015. Navzdory
vysokému potenciálu jsou bioplynové aktivity v Chorvatsku a
Rumunsku stále velmi omezené pouze s několika instalovanými
bioplynovými stanicemi.
Lotyšsko
7,80
11,80
77,90
31,7
39,40
123,80
Česká republika
372,10
303,80
1,40
Německo
0,10
5.920,30
12,00
18,20
Rumunsko
3,80
Rakousko
185,50
Chorvatsko
11,40
364,70
Itálie
772,00
Obrázek 1. Partnerské země projektu BiogasHeat s odhadovanou prvovýrobou v
Evropské unii v roce 2012 (ktoe); Zdroj: Eurobserv’er - stav obnovitelných zdrojů
energie v Evropě - vydání 2013
4
Skládkový plyn
Kalový plyn (města a průmysl)
Ostatní bioplyn (zemědělské závody, komunální podniky na metanizaci pevného odpadu,
centralizovaná ko-fermentační zařízení)
www.biogasheat.org
Koncepce využití tepla v Evropě
Vývoj trhů v různých zemích je silně ovlivněn právními a politickými podmínkami.
Většina vyrobeného tepla se používá přímo na místě pro sušení kalu, vytápění
staveb a udržování fermentoru při optimální teplotě. Prodej tepla do tepelné sítě je
žádoucí, ale to vyžaduje, aby síť byla v blízkosti výroby, což bohužel nejčastěji nebývá
. V Dánsku jsou systémy dálkového vytápění, stejně jako KVET, velmi podporovány
vládou. Bioplyn je využíván především pro decentralizované kogenerační zařízení,
v nichž bioplyn nahradí zemní plyn tak, aby se teplo mohlo používat v systémech
dálkového vytápění. V Německu byl kladen důraz především na maximalizaci
výroby elektřiny podporou výhodných výkupních cen, ale se zavedením několika
legislativních změn se tato situace pomalu mění zejména pro nové závody, protože
nedávno byla zavedena povinnost využít 60% výrobeného tepla. Rakousko a Česká
republika zavedly opatření ke zvýšení využití tepla na trhu s bioplynem. Využití
tepla z bioplynových stanic není v některých zemích dosud zavedeno v právních
předpisech. V těchto zemích se nyní zaměřují na vývoj rámcových právních podmínek
pro rozvíjející se bioplynové trhy, aby se vytvořilo kritické množství bioplynových
stanic. Právní předpisy o efektivním využití tepla mohou být zavedeny v pozdější fázi.
Obecně platí, že nynější využití tepla z bioplynových stanic není uspokojivé. Ačkoli
určité množství tepla se používá pro vlastní spotřebu a interní procesy, obchodní
využití tepla z bioplynu je vzácné, přestože představuje obrovský potenciál.
Tabulka 1. Přehled hlavních možností využití tepla
K dispozici je celá řada způsobů využití tepla z bioplynových stanic (BPS). Realizace
optimálního způsobu využití tepla z BPS závisí na mnoha faktorech, jako jsou
například umístění BPS, umístění potenciálních spotřebitelů a spotřeby tepla. Teplo
z bioplynové stanice může být použito pro vytápění, sušení nebo chlazení i pro další
výrobu elektřiny. Každá z těchto aplikací vyžaduje místní hodnocení na projektové
úrovni.
1
Eurobserv’er – The state of renewable energies in Europe-2013 edition
Více informací o návrzích použití tepla lze nalézt v příručce projektu BiogasHeat “Udržitelné využívání tepla z
bioplynových stanic”: http://www.biogasheat.org/documents/
Dálkové vytápění (CZT)
Stáje (kuřata, prasata…)
Vytápění
Skleníky
Vodní kultury
Dodávka tepla v zásobnících
Ostatní možnosti vytápění
Dřevo, dřevěné štěpky, pelety
Sušení
Zemědělské produkty (obilí ...)
Digestát a čistírenské kaly
Dálkové chlazení
Budovy
Chlazení
Stáje
Aklimatizace budov na skladování
potravin
Chlazení procesů
Výroba
elektřiny
Výroba další elektřiny s ClasiovýmRankinovým cyklem (CLC),
Organickým-Rankinovým cyklem
(ORC) nebo s Kalinovou technologií
Příklady dobré praxe
Vytápění skleníků v Rumbula, Lotyšsko
Skládkový plyn z komunálního a průmyslového odpadu se používá k výrobě elektřiny a tepla. Celkem 80% tepla
se používá pro vytápění kanceláří, vzdušnění reaktoru, přípravu teplé užitkové vody a vytápění skleníkového
komplexu. Soustava skleníků má rozlohu 3625 m2.
Dálkové vytápění pro bytové domy v Margarethen am Moos, Rakousko
Celkový tepelný výkon elektrárny je 1,2 MW. Přibližně 10% vyrobeného tepla se používá pro vytápění
vyhnívacích nádrží. Zbytkové teplo zásobuje zákazníky (120 domácností) pomocí 3,5 km dlouhé sítě dálkového
vytápění. Kromě toho se upravený bioplyn přidává do sítě zemního plynu a prodává se na místní čerpací stanici.
Dodávka tepla do lázeňského centra v Třeboni, Česká republika
Většina vyráběného bioplynu je dopravována samostatným 4,3 km dlouhým bioplynovým plynovodem do
lázeňského zařízení ve městě, kde nová bioplynová kogenerační jednotka (844 kWel) dodává teplo do lázní
(pro vytápění, teplou užitkovou vodu a velký plavecký bazén) a do sousedícího bytového domu. Dva tepelné
akumulátory s celkovým objemem 200 m3 jsou instalovány k vyrovnání kolísání potřeby tepla během dne.
Vytápění pro konzervárny v Niederdorla, Německo
Dvě bioplynové stanice o kapacitě 500 kWel poskytují tepelnou energii pro sousedící konzervárenskou
společnost. Teplo se používá k výrobě průmyslové páry pro výrobu zeleninových a ovocných konzerv a džemů.
Kromě toho se teplo využívá k vytápění výrobních prostor. Celkem se téměř polovina z potřeby topného oleje
(cca 1 milion litrů/rok) nahrazuje teplem ze dvou bioplynových stanic. V současné době se používá asi 70%
tepla, vzhledem k diskontinuálnímu použití technologické páry.
Bioplynová stanice Lemvig, Dánsko - využívá organické odpadní produkty a kejdu přibližně ze 75 farem. Hlavním cílem pro její stavbu bylo zpracovat
vyprodukovaný hnůj na farmách tak, aby bylo ochráněno místní životní prostředí. Zároveň spotřebitelé tepla z Lemvig uvítali, že náklady na teplo
vyrobené z lokálního zdroje - bioplynu byly asi o 45% nižší, než teplo ze zemního plynu.
ORC jednotka ve Valovicích, Česká republika -ORC technologie je používána k výrobě elektrické energie z odpadního tepla, které je produkováno v
kogenerační jednotce. S pomocí ORC modulu s kapacitou 100 kW je generováno navíc kolem 740.000 kWh/rok.
VÍCE PŘÍKLADŮ najdete na www.biogasheat.org
6
www.biogasheat.org
Stručná charakteristika jednotlivých zemí
Rakousko
Rakouský bioplynový trh má silné zemědělské zázemí a odpovídá decentralizované
výrobě bioplynu na poměrně malých zařízeních. Průměrný instalovaný výkon
KVET činí zhruba 250 kWel na jednu bioplynovou stanici. Po odečtení 20% tepla
vyhřívajícího fermentory je k dispozici odhadovaný potenciál využití tepla asi
530 GWht. Podle rozhovorů s odborníky největší pobídkou pro výrobu bioplynu
v Rakousku je získání zelených sazeb za elektřinu. Avšak v mnoha případech to
mohlo vést k maximalizaci výroby zelené elektřiny místo sledování současného
efektivního využití tepla a výroby elektřiny. Také umístění BPS se ukázalo být
podstatnou proměnnou. V některých případech výběr místa nebyl optimální a
mohou být využity pouze malá množství tepla.
Na některých místních trzích lze vidět přebytek dodávaného tepla. Možnost
připojení stávajících zemědělských bioplynových stanic do sítě dálkového
vytápění za účelem dodávky tepla je téměř vyčerpána. V současné době
provozovatelé rakouských bioplynových stanic vytvářejí tlak na efektivní využití
tepla v místě, protože mnoho zařízení se nachází ve venkovských oblastech.
Vytápění rodinných domů v blízkosti, vytápění stájí a sušení různých zemědělských
komodit (např obilí, sena nebo dřevní štěpky) jsou výhodné možnosti s malými
investičními náklady. V případě, že teplo je využíváno efektivně, provozovatelé
bioplynového zařízení získají “bonus za KVET“. Ceny tepla tvoří asi desetinu
dotované zelené sazby za elektřinu. Slibné budoucí možnosti je možno vidět
ve spalování surového bioplynu v předsunuté kogenerační jednotkce nebo v
úpravě na biometan.
Partner projektu e7 v současné době uskutečňuje terénní zkoušku přípravy
realizace. Proto jsou různé místní návrhy předmětem analýzy nákladů a výnosů.
Terénní zkouška bude dokončena na podzim 2014 na západě Rakouska. Tím
bioplynová stanice získá rozsáhlou pomoc při zavedení modelu využití tepla do
praxe. Stávající zařízení se nachází v blízkosti větších spotřebitelů tepla. Avšak
kvalita a množství tepla nejsou dostačující pro efektivní zásobování teplem
na vzdálenost cca 1,5 km (kapacita zařízení je 60 kWel). Proto jsou různé místní
návrhy předmětem analýzy nákladů a výnosů. Terénní zkouška bude dokončena
na podzim 2014.
Obrázek 2. Vlastní konstrukce zařízení na sušení sena
Česká republika
Většina bioplynových stanic instalovaných v posledních letech byla navržena a postavena pouze pro výrobu elektrické energie, využití tepla je
buď žádné, nebo nízké a je obvykle omezeno pouze na zemědělské farmy. Nový zákon regulující veřejnou podporu obnovitelných zdrojů energie
byl přijat v roce 2012 a stanoví přiměřené požadavky na využití tepla pro nové bioplynové stanice od r. 2014. Mezitím však byla zastavena veškerá
provozní podpora elektřiny z OZE (s výjimkou malých vodních elektráren). Zůstala pouze provozní podpora v podobě zeleného bonusu za elektřinu
z KVET (platí pouze pro nové elektrárny s instalovaným výkonem do 550 kWel), ale to není dostatečné pro ekonomickou výhodnost nových zdrojů,
tudíž v současnosti se téměř žádné bioplynové stanice neplánují.
Nové projekty na zvýšení využití tepla ze stávajících zařízení na výrobu bioplynu musí být založeny pouze na příjmech z prodeje tepla. K dispozici
jsou desítky míst s dostatečně blízkými bioplynovými stanicemi, kde by bylo možno vybudovat horkovod k potenciálním spotřebitelům (např.
velká zdravotnická zařízení nebo systémy dálkového vytápění) a dodávat teplo za nižší cenu, než z kotlů na zemní plyn. Avšak tyto plány často musí
konkurovat novým kogeneračním jednotkám na zemní plyn, které stále dostávají vysokou provozní podporu.
Dodávka tepla z bioplynové stanice v Žamberku
Bioplynová stanice byla instalována v roce 2011 na farmě v blízkosti města Žamberk ve východních Čechách a je vlastněna a provozována firmou
“KAVEMA” vytvořenou pro tento účel. Její aktuální kapacita je 1,75 MWel a 1,8 MWt. Potenciální odběratelé tepla, jsou: 1) zdravotnické zařízení
“Albertinum” nacházející se asi 2 km od elektrárny, a 2) městský systém dálkového vytápění s možností bodu napojení asi 4 km od stanice. Obě
napojení jsou technicky proveditelná a kapacita bioplynové stanice je dostatečná pro oba odběratele. Zařízení Albertinum nyní (září 2014) vypsalo
veřejnou zakázku na dodávku tepla. Pokud KAVEMA zvítězí, mohla by nainstalovat přípojku v roce 2015 a dodávka tepla by mohla začít v roce
2016.
Systém dálkového vytápění je ve vlastnictví města a provozuje jej společnost městských
služeb (SBŽ). Systém obsahuje dvě samostatné oblasti dodávek s centrálními a několik
větších budov s vlastními kotelnami. Byla připravena modernizační studie, která
doporučuje propojit dva ostrovní systémy a některé z budov, což vytvoří systém vytápění
s roční spotřebou cca 5,5 GWh / a. Vedle opatření v distribučním systému bylo také
analyzováno několik možností, jak snížit náklady na výrobu tepla. Budou instalovány
nové kondenzační kotle a přidán jeden z alternativních zdrojů: KVET spalující zemní
plyn, kotel na biomasu nebo dodávky tepla z bioplynové stanice. Jestliže bude vybrána
poslední možnost, KAVEMA nainstaluje teplovod a předávací stanici tepla do systému
CZT. SBZ bude muset pokrýt pouze náklady na připojení tohoto zdroje (potrubí v kotelně
a akumulátory tepla). Termín výstavby by byl ve druhé fázi modernizace systému CZT,
to je v roce 2016.
8
www.biogasheat.org
Tabulka 2. Základní technické údaje o dodávce tepla z BPS
Žamberk
Celková tepelná kapacita závodu
1.8 MWth
Možné dodávky tepla do Albertina
1.25 GWh/a
Možné dodávky tepla do CZT
4.7 GWh/a
Chorvatsko
V současné době je hlavní motivací pro provoz bioplynové stanice výroba elektřiny. V současnosti se teplo uplatňuje většinou při sušení a ve sklenících.
Teprve nedávno byly zaznamenány první implementace ORC systémů, zejména při použití biomasy. To by nakonec možná mohl být nejslibnější
obchodní model v budoucnu s přihlédnutím k roztříštěnému osídlení v krajině a robustní koncentraci hlavních průmyslových odvětví a obyvatel v
několika velkých městech.
Landia Tordinci doo - stávající 1MWel bioplynová stanice prozkoumává
možnosti využití tepla
Bioplynová stanice byla postavena v jedné z nejmodernějších mléčných
farem v Chorvatsku. Vzhledem k optimálnímu využití tepla byla navržena
instalace Organického Rankinova cyklu - ORC - systému pro přeměnu
odpadního tepla na elektrickou energii. Byly uvažovány dvě možné varianty
ORC systémů:
I.) analýza zvýšeného instalovaného výkonu elektrárny byla směrována k
využití nejvyšší hodnoty odpadního tepla v průběhu celého roku.
II.) bylo uvažovános provozem kogenerační jednotky s nižším než nominálním
výkonem s tím, že se rozdíl v produkci elektřiny nahradí ORC jednotkou, a tím
se sniží vstupní potřeba vstupních substrátů (především kukuřičné siláže) a
tím se také sníží náklady na suroviny a jejich zpracování.
Výsledky analýzy ukázaly, že pouze investice do druhé možnosti je výhodná,
vzhledem k tomu, že každé zvýšení instalovaného výkonu BPS vede ke
snížení výkupní ceny elektrické energie
Tabulka 3. Technické údaje kogenerační jednotky a možném ORC
modulu:
Stávající bioplynová kogenerační jednotka
Celková tepelná kapacita
1,071 kW
Plánovaná výroba tepla
8 ,780,000 kWh
Roční vlastní spotřeba tepla
1,777,950 kWh
Maximální elektrický výkon jednotky
110 kW
Pracovní výkon ORC jednotky ve variantě II
85 kW
Maximální dodatečná výroba elektrické energie
902,000 kWh
Dodatečná výroba elektrické energie ve variantě II
697,000 kWh
Dánsko
V současné době téměř všechny dánské výrobny bioplynu jsou založeny na společné výrobě (a využití)
elektrické energie a tepla. Mezi zúčastněnými stranami bioplynu v Dánsku však roste zájem o úpravu bioplynu
s jeho následnou dodávkou do sítě zemního plynu s cílem zvýšit a optimalizovat výrobu bioplynu.
Limfjordens Bioenergi - optimalizace využití tepla
Tento projekt si klade za cíl zlepšit využití produkce tepla z bioplynové stanice Limfjordens Bioenergi. Zařízení
je centralizovaná BPS instalovaná v roce 2009. V současné době se bioplyn používá v kogenerační jednotce s
kapacitou 1,4 MWe a 1.65 MWt. Celková výroba elektřiny se prodává přímo do veřejné sítě. Vyrobené teplo z
KGJ se používá pro vlastní spotřebu stanice a pro dálkové vytápění pomocí teplárny Sdr. Herreds, kde se také
používá zemní plyn.
Projekt bude zahrnovat výstavbu a provoz jednotky na úpravy bioplynu, 1,8 km dlouhý plynovod ze stanice
do rozvodu zemního plynu a kotelnu na dřevo pro pokrytí stávajícího množství tepla vyráběného dnes v
bioplynové stanici. Za těchto předpokladů by obohacený bioplyn (biometan) mohl být dodáván do sítě
zemního plynu za cenu 0,93 €/m3 biometanu, což je součet současné ceně bioplynu (0,45 €/m3 bioplynu
vztaženo na 100% metan) a nákladů na úpravu a alternativní vytápění (0,48 €/m3). Tuto výslednou cenu je
třeba porovnat se cenou zemního plynu, která je přibližně 0,99 €/m3.
Projekt bude mít za následek následující snížení emisí:
CO2: 198 kg/MWh x 12 500 MWh= 2475 000 kg
NOx: 2,9 kg/MWh x 12 500 MWh = 36 250 kg
10
www.biogasheat.org
Itálie
Itálie je velmi významným producentem energie z bioplynu: na konci roku 2013 byla Itálie na 3. místě ve světě
(s investovanými 4,5 miliardami €, s více než 1000 zemědělských provozů s 900 MW instalovaného výkonu a
12.000 lidmi pracujícími v sektoru). Velmi intenzivní a nekontrolovaný růst odvětví zejména pokud jde o velké
provozy (999 kW) nastal v letech 2009 - 2012 v důsledku velmi příznivé výkupní ceny elektřiny: využití tepla
nebylo zvýhodňováno, a proto téměř všechny provozy potřebují modernizaci ke zlepšení celkové účinnosti.
Od roku 2013 provozovatelé odvětví čelí nižší motivaci a rámcovým podmínkám, které podporují menší
provozy zpracovávající vedlejší zemědělské produkty. V současné době Italské bioplynové consorcium vede
kampaň pro usnadnění přístupu provozů “první generace” k „bílým certifikátům“, aby provozovatelé mohli
investovat do zlepšení jejich celkové účinnosti.
Výsledkem je to, že mnoho velkých provozů na venkově je zaměřeno pouze na výrobu elektrické energie:
jedno z možných řešení pro zvýšení jejich účinnosti je zvýšení produkce energie instalováním Organického
Rankinova cyklu. Účinnost není příliš vysoká (asi 7%), ale jiné možnosti použití tepla jsou velmi obtížně
proveditelné vzhledem k odlehlosti provozů a velké sezónnosti v severní Itálii: asi jedinou alternativou k
použití po celý rok je sušení digestátu.
Možnost, která byla ověřována při terénním testu v Itálii je instalace ORC a snížení instalovaného špičkového
výkonu KVET tak, aby nebyl překročen limit 1000 kW, což je maximum přijatelné pro výkupní tarif; tím se sníží
náklady na vstupní suroviny a likvidaci digestátu.
Ekonomická rentabilita takové změny je zřejmá; je však nutné dostat povolení a pokračovat v získání
výhodných výkupních cen a doufejme, že i bílých certifikátů.
Německo
V Německu se bioplyn vyrábí ve více než 7.850 zemědělských bioplynových stanicích. Po dlouhou dobu hlavním cílem bioplynových stanic byla
výroba elektřiny. Proto zákon o obnovitelných zdrojích energie z r. 2009 (EEG 2009) zavedl pro KVET zvláštní příplatek za využití tepla. Ekonomická
a ekologická optimalizace bioplynových stanic se stala hlavní hnací silou pro využití tepla z bioplynových stanic. Provozovatelé BPS začali zvažovat
různé koncepty využití tepla jako dálkové vytápění a chlazení nebo sušení dřevěné štěpky. Zákon o obnovitelných zdrojích energie z r. 2012 (EEG
2012) zavedl povinnost 60% využití tepla u nových zařízení na výrobu bioplynu a bonus za KVET byl odstraněn. To znamená, že provozovatelé
nových zařízení na výrobu bioplynu musí vzít v úvahu možnosti využití tepla již ve fázi plánování. Teplo může být použito pro průmyslové procesy,
kdy požadavek na teplo je konstantní (po celý rok), a množství využitého tepla je velmi vysoké (může být dokonce využito celé vyrobené teplo).
Zajímavé možnosti představují malé soustavy CZT pro vytápění obytných domů nebo sušení dřevní štěpky či jiných materiálů.
Bioplynová stanice Fischer & Jehle GmbH – instalace mikro-CZT
Bioplynová stanice Fischer & Jehle GmbH s kapacitou 380 kWel a 424
kWth pracuje hlavně s energetickými plodinami a statkovými hnojivy.
Stanice vyrábí 3.223.878 kWh elektřiny a 3.682.056 kWh tepla za
rok. Spotřeba tepla zahrnuje vytápění farmářova domu a přilehlých
zemědělských budov a občasné sušení kusového dřeva.
Hlavním důvodem pro provozovatele systému k investování do mikrotopné sítě bylo, že teplo z bioplynové stanice bylo zbytečně mařeno.
Aby bylo možné splnit požadavek špičkové dodávky tepla, elektrická
kapacita zařízení se zvýšila z 380 na 550 kWel. Proto bylo připojeno 31
spotřebitelů tepla do mikro-topné sítě. Konečná délka celého sítě je
1280 m. Mikro-topná síť zahájila provoz v létě 2014. Celkové investiční
náklady jsou asi 235,000 € a očekávaná návratnost 10 let.
Obrázek 3. Silo a digestoře v BPS Fischer
& Jehle GmbH (Foto: D. Rutz, WIP)
Obrázek 4. Potrubí (Foto: D. Rutz, WIP)
12
www.biogasheat.org
Lotyšsko
Když byl zaveden výkupní tarif elektrické energie v Lotyšsku, byl jedním z nejvyšších v Evropě. V kombinaci s investiční dotací dovolil bioplynovým
investorům provozovat bioplynová zařízení se ziskem i bez zajištění příjmu z prodeje tepla. Revize stávajícího systému podpory, aplikace nové daně z
příjmů na přijaté platby za dodávky elektřiny a rostoucí surovinové náklady vážně ovlivňují ekonomickou výhodnost bioplynových stanic v Lotyšsku.
Pro podnikání v oblasti bioplynu v Lotyšsku je proto nutné nalézt nové způsoby, jak získat další příjmy např. z prodeje tepla. V současné době se teplo
z bioplynové stanice většinou používá pro vytápění skleníků nebo pro sušení dřeva. Některé bioplynové stanice prodávají teplo pro dálkové vytápění
nebo malým podnikům, které se nachází v blízkosti zařízení na výrobu bioplynu, ale v mnoha případech stále značné množství tepla není využito.
Nejslibnější obchodní modely využití tepla v Lotyšsku jsou spojeny s instalací sušících zařízení v odlehlých oblastech nebo dodávajících surový bioplyn
do satelitních kogeneračních jednotek umístěných v blízkosti spotřebitelů tepla.
Piejura Energy, s.r.o. - zařízení na výrobu bioplynu s několika možnostmi využití tepla
BPS Piejūra Energy se nachází v Livi, farnosti Nica, Lotyšsko. Nejbližší spotřebitelé tepla jsou továrna na zpracování ryb nacházející se 50 m od BPS a
obytné zóny ve městě Nica ve vzdálenosti do 1 km. V roce 2012 bylo teplo z bioplynové stanice použito jen pro ohřev fermentorů. Záměr dodávat teplo
do továrny a/nebo do blízkého města do dálkového vytápění byl hodnocen v rámci projektu BiogasHeat.
Po prvním posouzení navrhovaných alternativ byla vybrána jako nejslibnější kombinace dodávky tepla do továrny na zpracování ryb a do systému
dálkového vytápění obytných oblastí nacházejících se v okolí. Systém dálkového vytápění používá jako palivo kusové dřevo a není provozován v letních
měsících, poskytuje pouze vytápění a nepřipravuje teplou vodu pro obyvatele. Elektrické
Technické informace:
ohřívače vody jsou používány v každé domácnosti. K vytvoření dostatečné poptávky po
teple v letních měsících je třeba uvažovat s dodávkou teplé vody z centrální teplárny. V rámci
Začátek provozu r. 2012
2012
projektu BiogasHeat bylo doporučeno provést podrobnou studii proveditelnosti alternativ
Instalovaný elektrický výkon, MWel
2,2
rozvoje dálkového vytápění.
Instalovaný tepelný výkon, MWth
2,186
Propojení z bioplynové stanice do továrny bylo postaveno v roce 2013 (viz obrázek níže).
Továrna dostává teplo z chlazení výfukových plynů bioplynových kogeneračních motorů
Celková výroba tepla, MWh/rok
17 500
a používá jej pro výrobu páry. Pára se dále požívá pro zpracování ryb. Projekt BiogasHeat
Potřeba tepla pro fermentory, MWh/rok
3 000
nicméně doporučuje zpracovat podrobný energetický audit továrny na zpracování ryb.
Profesionální energetický audit by poskytl lepší přehled o potřebě tepla a umožnil by
Dodávka tepla do továrny, MWh/rok
5 280
optimalizaci celkové koncepce využití tepla z BPS Piejura Energy.
Přebytek tepla k dispozici pro jiné použití, MWh/rok
9 220
Obrázek 5. Tepelný napáječ z BPS Piejura
Energy do továrny na zpracování ryb (foto I.
Dzene, Ekodoma)
Rumunsko
V současné době trh s obnovitelnou energií obecně a zejména s bioplynem stále čelí nedostatku dynamiky a nových vývojových trendů. Po dvou
letech zaostávání v přípravě legislativy pro OZE rozhodla vláda od března 2013 o odložení plateb pro řadu zelených certifikátů (zejména v oblasti
fotovoltaiky a větrné energie) pro období 2017-2020. Došlo ke snížení podpory zelených certifikátů včetně stávajících zařízení. Systémy podpory
bioplynu a energie z biomasy se nezměnily. Avšak opatření ovlivnila negativně i trh s bioplynem vzhledem k nestálosti rámcové legislativy. Mnoho
projektů v pokročilém stadiu bylo v průběhu roku 2013 a 2014 zrušeno. Dobrým signálem, který lze vidět na trhu, je zvýšení povědomí zemědělců
o možnostech, které bioplyn nabízí. Jak energetické plodiny, tak i zemědělské zbytky se nyní zřetelně projevují jako obchodní příležitosti, přestože
konkrétní podmínky na trhu nejsou zcela příznivé pro nové investice.
Jedním ze slibných trendů je zájem vlastníků čistíren odpadních vod (ČOV) včetně veřejných subjektů o rozvoj bioplynových zařízení ve stávajících
ČOV.
Stávající bioplynové zařízení vybudované na ČOV má být rozšířeno o novou sušárnu kalu.
Technické údaje o BPS na ČOV:
• 3,000 m3 za den
• 2 bioplynové reaktory
• 300 kWel istalovaný výkon
• Izolaci nádrže je třeba zlepšit a rekuperované teplo z kogenerační jednotky by mohlo být dále použito v procesu sušení kalu
Terénní test se zaměřuje na měření tepelných ztrát ve výrobním
procesu, na optimální vyvážení mezi teplem používaným v
bioplynových reaktorech a účinným využitím přebytku energie při
sušení kalu.
14
www.biogasheat.org
Celkové závěry
Trhy
• Bioplynové trhy v zemích projektu se značně liší
• Tepelné trhy v zemích projektu se značně liší
Úzká místa - hlavní příčíny pro nerozvinuté využití tepla jsou:
• Nedostatečné uvědomění, že teplo může být využito
• Nedostatek znalostí, jak by teplo mohlo být využito
• Nepříznivé právní / politické podmínky
Právní rámec
• Nejúspěšnější režim podpory bioplynu je postaven na výkupních cenách
• Ke zvýšení využití tepla je nutno dodatečné právní požadavky na užití tepla nebo účinnosti párovat s pozitivním seznamem možností využití tepla
• Režimy podpory musí být dlouhodobé, spolehlivé a udržitelné
Možnosti využití tepla
• Bioplynové stanice se velmi liší ve velikosti a kapacitě
• Další faktory jako je umístění a zásobování surovinou hrají důležitou roli
• K dispozici je velké množství možností využití tepla
• “Správnou” volbu pro každý zdroj je třeba vybrat případ od případu - neexistuje jedno řešení pro všechny
Zjišťování proveditelnosti / Obchodní případy
• Poloha hraje klíčovou roli pro rozvoj bioplynu a využití tepla
• Nestabilní právní podmínky jsou největší překážkou pro operátory
• Dlouhodobé plánování a smlouvy jsou nezbytné pro úspěšný obchodní případ
Tři hlavní možnosti využití tepla do budoucna jsou:
• Úprava bioplynu pro dodávky do sítě nebo pro dopravu
• Dodávka bioplynu do satelitní kogenerační jednotky s následnou dodávkou tepla
• Dodatečná výroba elektřiny
Závěrem lze říci, že existují dostatečné možnosti využití tepla pro nalezení ekonomického a ekologicky proveditelného
řešení vhodného pro většinu bioplynových stanic. Hlavním problémem je nedostatečné ocenění tepla,
což vede k nepříznivému právnímu rámci. Změnit to a přesvědčit zainteresované strany a tvůrce politik
o hodnotě tepla je prvním krokem směrem k udržitelným trhům s teplem v Evropě. Poté mohou
mít lepší rámcové podmínky, finanční podpory a využití stávajících znalostí o problematice velký
vliv na energetickou účinnost a energetickou bezpečnost v Evropě, stejně jako na příjmovou situaci
provozovatelů zařízení a zemědělců.
Tiráž
Úprava a uspořádání: Energy Institute Hrvoje Požar, Savska 163, 10000 Zagreb, Croatia
Ekodoma, 3-3 Noliktavas street, Riga, LV1010, Latvia
Zdroj fotografií na straně 6:
Obr. 1 www.a4d.lv/lv/plaukts/kpfiatbalsts-tematiskiem-rakstiem-la/
Obr. 2 www.agrarplus.at
Obr. 3 Bioplyn Trebon s.r.o. brochure
Obr. 4 www.thueringen.de
Obrázek na obálce: D. Rutz, WIP
Projekt BiogasHeat je podporován prostřednictvím
Co-funded by the Intelligent Energy Europe
Programme of the European Union
Právní omezení: Výhradní odpovědnost za obsah této publikace nesou autoři. Ta nemusí nutně vyjadřovat názor Evropské unie. Ani EASME ani Evropská
komise není zodpovědná za jakékoliv použití informací obsažených v tomto dokumentu.
PARTNEŘI PROJEKTU BIOGASHEAT
WIP Renewable Energies, Germany
Energy Institute Hrvoje Požar, Croatia
Energy Efficiency Center SEVEn, Czech R.
Sogesca Srl, Italy
e7 Energie Markt Analyse GmbH, Austria
Danish Technological Institute, Denmark
SC Mangus Sol Srl, Romania
Euroheat & Power, Belgium
KOORDINACE PROJEKTU BIOGASHEAT
ROZVOJ UDRŽITELNÝCH
TRHŮ S TEPLEM
PRO BIOPLYNOVÉ STANICE
V EVROPĚ
Ekodoma, Latvia
Dr. Ilze Dzene [[email protected]]
www.biogasheat.org