Závěrečná zpráva za rok 2004 (leden 2005)

Transkript

EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH
PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI
INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ
DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE
ROČNÍ ZPRÁVA K ŘEŠENÍ PROJEKTU MINISTERSTVA DOPRAVY ČR
Grant MD ČR č. 1F44E/022/210
FAKULTA DOPRAVNÍ ČVUT PRAHA
KATEDRA EKONOMIKY A MANAGEMENTU DOPRAVY
A TELEKOMUNIKACÍCH
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE
CENTRUM PRO OTÁZKY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ
Praha, leden 2005
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory www.fineprint.cz
EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH
PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI
INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ
DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE
ROČNÍ ZPRÁVA K ŘEŠENÍ PROJEKTU MINISTERSTVA DOPRAVY ČR
Grant MD ČR č. 1F44E/022/210
Prof. Ing. Bedřich Duchoň, CSc. a kol.
FAKULTA DOPRAVNÍ ČVUT PRAHA
KATEDRA EKONOMIKY A MANAGEMENTU DOPRAVY
A TELEKOMUNIKACÍCH
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE
CENTRUM PRO OTÁZKY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ
Leden 2005, Praha
2
OBSAH
1. Úvod ..................................................................................................................................4
2. Výchozí stav.......................................................................................................................5
3. Doprava, vývoj a důsledky .................................................................................................8
3.1 Vývoj počtu vozidel......................................................................................................9
3.2 Energetická náročnost dopravy ...................................................................................10
3.3 Vývoj vybraných emisí z dopravy v České republice ..................................................14
3.4 Vývoj cen automobilového benzínu a motorové nafty................................................20
4. Plyny................................................................................................................................23
4.1 Zemní plyn ................................................................................................................23
4.2 Uplatnění LPG, CNG a LNG v provozu motorových vozidel......................................25
4.3 Bioplyn, jeho vznik, výroba, zpracování a využití.......................................................32
5. Biopaliva, bioetanol, ETBE, MTBE .................................................................................36
5.1 Pojem biopaliv............................................................................................................36
5.2 Využití biomasy, suroviny a jejich přeměny................................................................37
5.3 Využití biopaliv v dopravě..........................................................................................41
5.4 Bioetanol ....................................................................................................................45
5.5 Bioetanol - oxigenát BA .............................................................................................49
5.6 Emisní charakteristiky biopaliv...................................................................................51
5.6.1 Biopaliva na bázi metylesterů ..............................................................................52
5.6.2 Biopaliva na bázi alkoholů ...................................................................................55
5.6.3 Srovnání paliv na bázi metylesterů a alkoholů......................................................58
5.7 Případová studie - Využití biopaliv ve Francii.............................................................61
6. Vlastnosti alternativnich paliv a spalovací motory ............................................................70
6.1 Základní technologické požadavky při používání alternativních paliv .........................70
6.2 Alternativní paliva pro spalovací motory ....................................................................71
7. Právní rámec podpory alternativních paliv v EU...............................................................76
7.1 Obecné zásady pro státní podporu k ochraně životního prostředí.................................76
7.2 Národní dimenze ........................................................................................................82
8. Zhodnocení a doporučení .................................................................................................93
Příloha 1 – Řetězce přeměn energie pro silniční dopravu
Příloha 2 – Schéma výroby bioplynu – anaerobní fermentace organických látek
Příloha 3 – Výsledky laboratorních zkoušek automobilových benzínů s obsahem lihu
Tabulky finančního vypořádání
3
1. ÚVOD
Tato zpráva představuje výsledky práce týmu katedry ekonomiky a Managementu
dopravy a telekomunikací FD ČVUT a Centra pro otázky životního prostředí UK. Práce byly
započaty 1.4.2004 a podle zpracovaného harmonogramu akcí byly splněny čtyři aktivity:
zřízení webových stránek grantu na stránkách katedry, přehled průzkumu literárních pramenů
a rešeršovaných zdrojů, založení databáze s cílem průběžného doplňování po dobu
zpracovávání tématu a konečně vypracování Dílčí zprávy za dobu od 1.4. do 31.12.2004.
Práce je strukturována podle předcházejícího obsahu a je ukončena shrnutím
podstatných závěrů, které jsou vztaženy ke čtyřem oblastem reprezentovanými Ministerstvem
dopravy, Ministerstvem průmyslu a obchodu, Ministerstvem zemědělství a Ministerstvem
životního prostředí. Jde zejména o shrnutí výhod a nevýhod nasazení alternativních paliv,
ale jsou zejména akcentovány otázky a problémy spojené s řešením úspěšného nasazení
alternativních paliv. Nutno zdůraznit, že zavádění alternativních energetických zdrojů
a využívání alternativních paliv v silniční a městské dopravě je navýsost systémová záležitost
a je potřebné hledat syntézu prvků technických a technologických, ekonomických,
ekologických a legislativních.
4
2. VÝCHOZÍ STAV
Trh pohonných hmot vstoupí do začátku roku 2005 se dvěma významnými změnami.
Prvá změna se týká kvality benzinu a motorové nafty. Nejpozději od 1.1.2009 mají být plošně
zavedeny benziny a motorová nafta, které by měly obsahovat nejvýše 10 mg síry/kg
a u benzinů navíc snížený obsah aromátů. Tím dochází k aplikaci směrnice 2003/17/ES
z 3. března 2003. Od 1.1.2005 budou na trh plošně uvedeny benziny a motorová nafta
s obsahem síry nejvýše 50mg/kg. U benzinů se tak obsah síry sníží třikrát a u motorové nafty
sedmkrát. U nově konstruovaných motorů se tak zlepší kvalitativní vstupy paliva a podstatně
se sníží emise do ovzduší. Provozní zkoušky potvrzují, že větší váhu na emise výfukových
plynů má právě nižší obsah síry. Ve zbývajících letech do roku 2009 pak dojde k náhradě
paliv s 50mg/kg palivy s požadovanými 10mg/kg síry. Rafinerie v Kralupech i v Litvínově by
mohly dodávat motorovou naftu s 10 mg/kg ještě letos.
Druhá změna se týká používání biopaliv případně jiných obnovitelných zdrojů
v dopravě. Jde zejména o realizaci směrnice 2003/30/ES z 8.května 2003. Tato směrnice se
snaží podpořit používání obnovitelných zdrojů pro paliva, která by nahradila stávající benziny
a motorovou naftu. Cílem této směrnice je dosáhnout snižování emisí oxidu uhličitého,
podpořit zemědělský sektor a v neposlední řadě snížit stupeň závislosti evropských zemí
na dodávkách ropy. Směrnice však neukládá povinný přídavek biopaliv do benzinů
ani neurčuje výši tohoto přídavku. Stanovuje pouze povinnost členských zemí podporovat
použití biopaliv v dopravě s cílem dosažení určitého podílu těchto paliv na trhu pohonných
hmot. Tohoto podílu lze dosáhnout buď míšením biopaliv s klasickými palivy nebo spálením
čistého biopaliva nebo případnou přeměnou např. bioethanolu na vhodnější formu (ETBE).
Biopaliva v nízkých koncentracích ve směsích s fosilními pohonnými palivy je možné
použít ve stávajících vozidlových parcích s předpokladem budoucí konstrukce motorů
umožňující využít i vyšších koncentrací biopaliv ve směsi fosilními palivy na bázi ropy.
Uvedená směrnice 2003/30/ES doporučuje využití následujících typů biopaliv: biomethanol,
bioethanol, bionafta (methylester na bázi rostlinného nebo živočišného oleje), bioplyn,
biodimethylether, bioethylterciární butylether (bio-ETBE), biomethylterciární butylether
(MTBE), synthetická biopaliva, biovodík a čistý rostlinný olej. Jejich použití může být jak
ve směsích tak i v čisté formě.
Směrnice 2003/30/ES je v České republice transponována zákonem č.92/2004 Sb. Tento
zákon stanoví povinnost zajistit využívání biopaliv výrobcům, dovozcům a distributorům tak,
aby sortiment motorových benzinů a motorové nafty dodávaný na trh motorových paliv
obsahoval minimální množství biopaliv nebo jiného obnovitelného paliva. Tato podmínka
byla dána prováděcím předpisem v podobě nařízení vlády ČR.
Dále je výše uvedená směrnice ES podpořena Vyhláškou Ministerstva průmyslu
a obchodu ČR č. 229/2004 Sb. Vyhláška jednak definuje pohonné hmoty, které se mohou
používat na pozemních komunikacích ČR, jednak stanovuje kvalitativní parametry a jejich
sledování. Vedle současně používaných fosilních paliv je možné použít motorové benziny
podle normy ČSN EN 228, kde MTBE je nahrazen ETBE, který je vyroben na bázi
bioethanolu a směs benzinu s bioethanolem jehož maximální obsah může být 5%.
Obdobně lze motorovou naftu podle normy ČSN 590 použít ve směsi s MEŘO max. 5%.
Podle ČSN 65 6511 je možné použít směsné palivo s obsahem MEŘO s více než 31% hmot
a čistá biopaliva např. bioethanol. Normou ČSN EN 14 214 je dáno použití bionafty, což je
čisté MEŘO.
5
Uvedené skutečnosti charakterizují stav využívání alternativních paliv v dopravě.
Jedním z problémů evropských zemí, Českou republiku nevyjímaje, je nárůst silniční
dopravy. Tento nárůst vyvolává řadu problémů: vyšší energetickou spotřebu, stále se
zvětšující zátěž životního prostředí plynnými a hlukovými exhalacemi a sílícími kongescemi
na dopravní cestě extravilánu i intravilánu. S růstem energetických nároků se zvyšují i nároky
na primární energetické zdroje.
Zpracování uvedeného tématu v podstatě sleduje záměry Evropské unie v oblasti
silniční dopravy: zajistit čistý a klimaticky vhodný dopravní systém tak, aby bylo
zabezpečeno zásobování Evropy energií při rostoucí efektivnosti ekonomiky.
Hospodářský, resp. průmyslový vývoj nemusí být doprovázen růstem základních
výrobních faktorů, tudíž i růstem spotřeby energie. Úsporná (konzervační) opatření
v technologických postupech, zvyšování energetické účinnosti, palivová substituce, racionální
projektová a konstrukční činnost, výzkum zaměřený na úsporná opatření, zaměření
na palivové cykly, cenová politika, to vše vedlo k tzv. dematerializaci ekonomiky
a společnosti jako celku.
Další hospodářský a společenský vývoj je bezesporu závislý na energetických zdrojích,
které budou bezpečné, spolehlivé, pro životní prostředí nezávadné a hlavně jich bude
dostatek. Žádný ze současných energetických zdrojů však není schopen vyhovět všem
uvedeným požadavkům.
Z světového vývoje existují dva problémy: globální klimatické změny, které jsou
způsobeny užíváním fosilních paliv jako dominujícího primárního energetického zdroje
a energetický problém, čím tato fosilní paliva nahradit tak, aby relativně dostačující objem
těchto paliv byl nahrazen jinými palivy s odpovídajícím zajištěním energetických potřeb.
Jedním z faktorů klimatických změn je tvorba skleníkového efektu. Na tuto tvorbu má
dominující efekt dioxid uhlíku. Z analýzy faktorů, které ovlivňují emise dioxidu uhlíku lze
vyjádřit makroekonomický vztah pro velikost emisí:
CO2 = POP . h . en . eC02
kde
CO2
POP
h
en
eCO2
(1)
množství emisí oxidu uhlíku
počet obyvatelstva
velikost hrubého domácího produktu na hlavu
energetická náročnost ekonomického systému
množství emisí CO2 na jednotku nositele energie (uhlíková náročnost)
Emise rostou s růstem obyvatel, s růstem ekonomiky, s vysokým energetickým
vybavením ekonomiky a s vysokým podílem paliv s velkým obsahem uhlíku na jednotku
nositele energie.
Vysoký obsah uhlíku vede k velkým emisím oxidu uhlíku. Růst populace a ekonomický
růst bude doprovázen růstem emisí, pak snížit emise lze snížením energetické náročnosti
a uhlíkové náročnosti. Snížit uhlíkovou náročnost znamená přejít od fosilních paliv
k takovým palivům, kde je nízký nebo vůbec žádný obsah uhlíku.
6
Na konferenci v Kjótu v roce 1997 byl potvrzen vzrůst emisí a konstatováno, že cíle
předchozí konference v Rio de Janeiro v roce 1992 snížit emise oxidu uhlíku na úroveň roku
1990 zůstaly nenaplněny. Je pouze otázkou času konstatovat zda cíle stanovené v Kjótu byly
brány vážně a jak budou splněny. Problém není v zajištění příslušných dohod, ale v tom, jaká
je struktura spalovaných paliv. Jde v prvé řadě o obnovitelné zdroje a o technologie, které
jsou schopny odstranit dioxid uhlíku. Skutečnost je taková, že tento oxid stále vzrůstá, protože
se nadále využívá zdrojů s větším či menším obsahem uhlíku. Stabilizovat uhlíkové emise
znamená nahradit fosilní paliva alternativními zdroji, tzn. obnovitelnými zdroji. Pokud
nebudou k dispozici taková množství, která budou schopna tuto náhradu zajistit, lze stěží plnit
dohody z Kjóta.
Naskýtá se otázka, zda obnovitelné zdroje budou dostatečné, aby nahradily současnou
spotřebu fosilních paliv. Obnovitelné zdroje zatím nemohou ekonomicky soutěžit s fosilními
palivy, protože jejich cena je nižší s ohledem na jejich současný relativní nadbytek. V mnoha
případech však možnost soutěže existuje. I tato práce by měla na tuto otázku odpovědět.
7
3. DOPRAVA, VÝVOJ A DŮSLEDKY
Vývoj dopravy a s ním související statistiky vyšší spotřeby PHM, vlivu na životní
prostředí a energetické náročnosti jsou charakteristickým rysem dopravy po přechodu
od centrálně řízené ekonomiky na trží mechanismus. To je možné např. ilustrovat na vývoji
osobní dopravy, která je v letech 1995 – 2002 charakterizována počátečním poklesem výkonů
veřejné osobní dopravy a jejich stabilizací v konci tohoto období.
a) Po poklesu železniční dopravy v období 1995 – 1999 dochází ke stabilizaci
a přes kolísání v periodě 1999 – 2002 se přeprava stabilizuje. Z toho lze dedukovat,
že cestující zvolil dopravu a nedojde –li ke změně v dosavadním vývoji vnějších
faktorů, do roku 2010 by osobní doprava na železnici neměla významně klesnout,
závěr opíráme o stabilizaci celkové hybnosti (tab. 3) a vývoj přepravy za dopravy
uvedené v tab. 3.1. V důsledku rostoucích výkonů IAD klesá podíl železniční dopravy
na celkovém objemu přepravy, ale výkony železnice na vybraných tratích a v dálkové
přepravě není možné efektivně nahrazovat jiným druhem dopravy.
b) Analogické konstatování můžeme uvést u pravidelné autobusové dopravy.
Po počátečním poklesu v období 1995 – 1999 dochází ke zmírnění snižování přepravy
a nedojde-li k nepředvídatelným změnám, v příštích letech by výkony neměly
klesnout pod 415 mil. osob za rok. Na pokles osobní přepravy ve veřejné dopravě
měla vliv restrukturalizace ekonomiky a vznik malých podniků, které zaměstnávají
pracovníky z blízkého okolí, kteří buď veřejnou dopravu nepotřebují nebo volí IAD.
Uvedené faktory se promítají především do přepravních výkonů autobusové dopravy
ve venkovském osídlení.
c) IAD zaznamenala zvýšení výkonů v celém sledovaném období, i když se dynamika
mezi roky 1999 – 2002 výrazně zpomalila (příčinou je postupná saturace osobními
automobily, svou roli sehrálo také prudké zvýšení cen PHM v roce 2002).
Za rozhodující příčinu zvyšování výkonů považujeme stoupající počet osobních
automobilů, jak uvádí tabulka 3.2.
8
1995
1999
%
2002
%
%
2002
1995
2002
1999
Přepravní objem (mil. osob)
železniční doprava
pravidelná autobusová doprava
IAD
Celkem
Přepravní výkon (mil. oskm)
IAD
Celkem
Průměrná přepravní vzdálenost
(km)
IAD
227,1
8,83
175,0
6,90
175,0
6,49
77,06
644,2 25,05 430,0 16,96 426,6 15,82 66,22
1 700,0 66,11 1 930,0 76,13 2 095,0 77,69 123,24
2 571,3 100,00 2 535,0 100,00 2 696,6 100,00 104,87
100,00
99,21
108,55
106,37
8 005,0
11 763,2
54 500,0
74 268,2
94,69
105,13
104,56
103,69
10,78
15,84
73,38
100,00
35,2
18,3
6 930,0
5 950,0
62 250,0
75 130,0
39,6
13,8
9,22
7,92
82,86
100,00
6 562,0
6 255,0
65 089,0
77 906,0
8,42
81,97
8,03
53,17
83,55 119,43
100,00 104,90
37,5
14,7
32,1
32,3
31,1
Tab. 3.1 – Srovnání přepravních výkonů veřejné os. dopravy v letech 1995 – 2002
Zdroj: Ročenky dopravy ČR
Počet osobních automobilů
index (1995=100)
index přepravy IAD (1995=100)
1995
3113
100
1999
3625
116,4
2002
3738
120,1
100
114,2
119,4
Tab. 3.2 – vývoj počtu osobních automobilů v ČR (1995 – 2002)
Zdroj: Ročenky dopravy ČR
Podobný vývoj bylo možné sledovat i v dopravě nákladní, tedy přesun značné části
přeprav na dopravu silniční, především kamionovou. Celkově tedy v tomto období bylo
možné sledovat následující důsledky výše zmíněných trendů.
3.1 VÝVOJ POČTU VOZIDEL
Počet motorových vozidel v České republice se od roku 1990 stále zvyšuje. Stupeň
motorizace, vyjádřený počtem automobilů do 3,5 t na 1 000 obyvatel, má tak trvale stoupající
tendenci. Nejvýraznější je tento růst v období let 1993 – 1999.
Do roku 2001 v porovnání s rokem 1990 vzrostl tento ukazatel o více jak 60 %. Tempo
růstu se však počínaje rokem 2000 v důsledku nasycení trhu zmírňuje. Popisovaný vývoj je
patrný z následujícího grafu:
9
5500
Počty motorových vozidel do 3,5 t v ČR (tis. vozidel)
5000
4500
4000
3500
3000
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.1 - počet vozidel v České republice, Zdroj: CDV
3.2 ENERGETICKÁ NÁROČNOST DOPRAVY
Spotřeba energie a podíly emisí plynoucí z využívání spalovacích procesů závisí
na mnoha faktorech a činitelích, které se mohou navzájem ovlivňovat a doplňovat. Lze je
soustředit do tří základních skupin:
•
•
•
technické a technologické faktory ( konstrukce a technologie dopravních prostředků,
typ motorů, druhy paliv, rozsah oprav a údržba),
ekonomické podmínky (tržní principy, finanční a daňová opatření),
legislativní a regulační opatření (regulativní a normativní podmínky pro kontrolu
emisí, technického stavu, kvality paliv).
Nárůst soukromé osobní a nákladní dopravy způsobuje problémy zejména v městských
centrech, kde k uvedeným emisním problémům přistupuje hluk a kongesce, které zesilují
působení emisí.
Problémem energetických scénářů zůstává nerovnoměrnost ve spotřebě mezi zeměmi
s nízkými a středními příjmy a zeměmi s vysokými příjmy. Je pochopitelné, že země, které
patří do prvně jmenované skupiny, budou chtít zvyšovat svoji spotřebu. Budeme-li chtít
akceptovat podmínky udržitelného vývoje, pak při neměnné účinnosti využívání primárních
zdrojů energie by se růst spotřeby musel zajistit např. tím, že spotřeba ve druhé skupině zemí
by zůstala konstantní. Scénáře s nižšími nároky na spotřebu energie zpravidla vyžadují
podstatné změny v energetických přeměnách a účinnostech. Pokračující trendy vyšších
energetických spotřeb pak nutně povedou k dalšímu vyčerpávání stávajících energetických
zdrojů a ke znečišťování životního prostředí.
Zajišťování vyšších trendů spotřeby energie je samozřejmě problematické i z hlediska
ekonomického. Vzrůst celkové spotřeby energie znamená zejména pro rozvojové země,
že nebudou schopny ze svého HDP tyto potřeby vůbec investičně pokrýt.
V souvislosti se znehodnocováním životního prostředí se často hovoří i o alternativách
k současným používaným palivům.
10
Od poloviny devadesátých let dochází i v České republice ke snižování spotřeb energií
ve všech oblastech kromě jedné. Pouze v dopravě spotřeba energie po poklesu v roce
1991 stoupá. Tyto skutečnosti dokládá i následující graf .
Ke stálému téměř lineárnímu růstu spotřeby energie v silniční dopravě, největší nárůst
má individuální automobilová doprava a silniční nákladní doprava. Naopak v železniční
dopravě dochází ke stálému snižování. Spotřeba energie v letecké dopravě v letech 1990 až
1994 klesala a od tohoto roku se spotřeba téměř nemění. Energetická náročnost vodní dopravy
se od roku 1990 téměř nezměnila.
Energetická náročnost dopravy
190000
179000
Letecká doprava
Vodní doprava
168000
Železniční doprava
157000
Silniční doprava
TJ
146000
135000
124000
113000
102000
91000
80000
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
Rok
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.2 – energetická náročnost dopravy, Zdroj: CDV
Spotřeba energie v dopravním sektoru národního hospodářství zahrnuje především
energii spotřebovanou ve spalovacím procesu. Nejvyšší nárůst vykazuje silniční doprava.
V roce 1990 byla energie spotřebovaná v silniční dopravě 100 000 TJ, z toho individuální
automobilová doprava 50 000 TJ. V roce 2000 je tato spotřeba již 160 000 TJ a individuální
automobilová doprava má spotřebu 80 000 TJ. Trend spotřeby energie silniční dopravy
se od roku 1997 stabilizoval na hodnotě okolo 90 % celkové spotřeby energie v dopravě.
Prodej motorové nafty od roku 1990 nejprve klesal a to do roku 1994 a od roku 1995
stále stoupá a letech 1999 a 2000 je tento růst velmi výrazný což má negativní dopady
na emisní bilanci. Prodej benzínu natural, který je v prodeji od roku 1991, dosáhl v roce 2001
téměř 2 milionů tun. Prodej olovnatých benzínů od roku 1990 stále klesal a roce 2001 již
v prodeji nebyl. Dále roste spotřeba LPG, značně vzrostla až na 72,4 tis.t. prodaných
v roce 2001. Vývoj prodeje pohonných hmot je znázorněn v následujících grafech:
11
2000
Prodej benzínu v ČR (tis. Tun)
1800
1600
1400
1200
Benzin bezolovnatý
1000
Benzin olovnatý
800
600
400
Prodej v roce 2000
zastaven
200
0
1990
1991
1992
2800
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Prodej motorové nafty a benzínu v ČR (tis. tun)
2600
2400
2200
2000
1800
1600
Benzín celkem
1400
Nafta motorová
1200
1000
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.3 – prodej pohonných hmot, Zdroj: CDV
Spotřeba nafty jednotlivými druhy dopravy v roce 2001 je následující:
•
•
•
•
•
•
silniční nákladní doprava 54%
silniční veřejná doprava 16%
individuální automobilová doprava 10%
železniční motorová trakce 10%
městská hromadná doprava – autobusy 9%
vodní doprava 1%
Spotřeba zkapalněného ropného plynu (LPG), stlačeného zemního plynu (CNG)
a bionafty v dopravě činila 18% celkové spotřeby těchto paliv.
12
Ve sledovaném období 1990 – 2001 došlo k velkému rozvoji automobilové dopravy
na území České republiky. S ním je spojen především velký nárůst osobních automobilů
a malých dodávkových vozů o hmotnosti do 3,5 t. Zároveň ale dochází k technickému
pokroku v oblasti snižování emisí škodlivých látek vznikajících při spalování pohonných
hmot a následnému uplatnění těchto nových technologií u nových vozů.
Při současném průběhu těchto dvou protikladným jevů došlo k poklesu emisí olova,
oxidu uhelnatého a těkavých organických látek. Největší pokles zaznamenaly emise olova,
protože byl postupně utlumen prodej olovnatého benzínu a k 1.1. 2001 byl prodej olovnatého
benzínu zcela zastaven. Produkce oxidů síry, oxidů dusíku a pevných částic se ale zvýšila.
150,00
Vývoj emisí škodlivých látek z dopravy v procentech
140,00
130,00
120,00
110,00
100,00
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
NOX
VOC
SO4
PM
CO2
CO
20,00
Pb
10,00
0,00
1 990
1 991
1 992
1 993
1 994
1 995
1 996
1 997
1 998
1 999
2 000
2 001
Obr. 3.4 – vývoj emisí vybraných látek v dopravě, Zdroj: CDV
13
3.3 VÝVOJ VYBRANÝCH EMISÍ Z DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE
K vybraným emisím podrobněji:
Oxid uhličitý CO2
Během období od roku 1990 dochází k růstu emisí CO2 u všech druhů dopravy kromě
městské hromadné dopravy, vnitrostátní vodní dopravy, silniční veřejné dopravy a železniční
motorové trakce, u které dochází k pomalému poklesu produkce CO2. V roce 1990 doprava
vyprodukovala doprava 9987 tis. tun CO2 (oxid uhličitý), v roce 1991 došlo k poklesu
na 8271 tis. tun, ale od následujícího roku dochází ke stálému růstu a v roce 2001 již je to
14359 tis. tun. Nejvíce se na této produkci podílí individuální automobilová doprava.
Železniční motorová trakce a silniční nákladní doprava měly v roce 1990 přibližně stejnou
úroveň produkce CO2, ale v roce 2001 má silniční nákladní doprava již 7 krát vyšší produkci
než železniční motorová trakce. Produkce CO2 z městské hromadné dopravy se od roku 1990
téměř nezměnila a je 672 tis. tun v roce 2001.
13000
Produkce CO2 v dopravě (tis. tun)
10400
Železniční motorová trakce
7800
Silniční doprava
5200
Ostatní doprava
2600
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.5 - Produkce CO2, Zdroj: CDV
Metan CH4, Oxid dusný N2O
V důsledku zlepšení spalovacího cyklu u nových vozidel dochází ke snižování obsahu
metanu (CH4) ve výfukových plynech vozidel. Stejný trend mají i ostatní uhlovodíky.
Zlepšení spalovacího cyklu má však za následek také zvýšenou produkci oxidu
dusného (N2O). Dá se předpokládat, že v následujících letech budou růst emise tohoto plynu
úměrně s obměňováním vozového parku za nová vozidla. Největšími producenty těchto plynů
jsou zážehové motory. U vznětových motorů dochází k mírnému poklesy emisí uhlovodíků
i oxidu dusného.
14
Oxid uhelnatý CO
Na emisích oxidu uhelnatého (CO) se nejvíce podílí individuální automobilová
doprava, protože používá zážehové motory. S růstem počtu vozidel vybavených
katalyzátorem však dochází k poklesu emisí tohoto plynu. Naopak u nákladní silniční dopravy
dochází k jejich trvalému růstu, souvisejícímu s růstem přepravních výkonů.
300 000
Produkce CO jednotlivým i druhy dopravy v tunách
250 000
IAD
Silniční nákldní doprava
200 000
Železniční m otorová trakce
Vodní a letecká doprava
MHD silniční veřejná doprava
150 000
100 000
50 000
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.6 - Emise oxidu uhelnatého, Zdroj: CDV
15
Oxidy dusíku NOX
Na produkci emisí oxidů dusíku z dopravy se nejvíce podílí silniční nákladní doprava
a individuální automobilová doprava. Pokles produkce v posledních letech u osobních
automobilů souvisí především s vlivem zvyšujícího se podílu vozidel vybavených
katalyzátory. Nárůst této produkce u silniční nákladní dopravy je způsoben růstem
přepravních výkonů. Pokles produkce oxidů dusíku je též u železniční motorové trakce.
Za tímto trendem stojí pokles přepravních výkonů na železnici a též postupná elektrifikace.
50 000
Produkce NOX jednotlivými druhy dopravy v tunách
45 000
40 000
35 000
IAD
Silniční nákldní doprava
30 000
25 000
MHD silniční veřejná doprava
20 000
15 000
10 000
5 000
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.7 – Produkce oxidů dusíku, Zdroj: CDV
16
Těkavé organické látky (TOL)
Největšími producenty těkavých organických látek v dopravě jsou opět individuální
automobilová doprava a silniční nákladní doprava. U individuální automobilové dopravy
dochází od roku 1997 ke snižování produkce organických těkavých látek. Tento pokles
je způsoben zvyšujícím se podílem automobilů vybavených katalyzátory. U silniční nákladní
dopravy dochází ke stálému nárůstu těchto plynných emisí v důsledku rostoucích přepravních
výkonů. Železniční motorová trakce má stále stejnou produkci organických těkavých látek.
60 000
Produkce VOC v dopravě v tunách
50 000
40 000
30 000
IAD
Silniční nákladní doprava
20 000
Ostatní doprava
10 000
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.8– Produkce VOC, Zdroj: CDV
17
Oxid siřičitý SO2
Emise oxidu siřičitého jsou závislé na obsahu síry v jednotlivých palivech, proto
kopírují spotřebu benzínu a motorové nafty a stále rostou. V následujících letech
je předpokládán mírný pokles emisí oxidu siřičitého, neboť od roku 2001 platí nové zpřísněné
emisní limity pro obsah síry v motorové naftě.
2 400
Produkce SO4 jednotlivými druhy dopravy v tunách
IAD
2 000
MHD a silniční veřejná doprava
1 600
1 200
800
400
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.9 – Produkce SO2, Zdroj: CDV
18
Olovo Pb a pevné částice PM
Největším producentem emisí olova je individuální automobilová doprava. Od roku
1993 dochází k trvalému poklesu emisí olova a to především v důsledku zvyšování podílu
automobilů využívajících bezolovnatý benzín. Od 1.1. 2001 je zcela zastaven prodej
olovnatých benzínů. Tímto krokem dochází k prudkému poklesu produkce emisí olova
z dopravy v roce 2001. V následujících letech lze očekávat další pokles emisí olova.
Největším producentem pevných částic je silniční nákladní doprava, která má hlavní
zásluhu na celkovém růstu emisí pevných částic. I ostatní druhy dopravy vykazují mírný
nárůst těchto emisí. Nejvíce pevné fáze produkují starší typy nákladních vozidel
bez katalyzátoru. Emitovaná pevná fáze je zdrojem intoxikace organismu i ekosystémů, neboť
na pevné částice se váží další rizikové polutanty (především polycyklické aromatické
uhlovodíky).
3000
Produkce PM jednotlivými druhy dopravy v tunách
2500
2000
IAD
Silniční veřejná doprava
MHD
1500
Vodní doprava
1000
500
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.10 - produkce PM, Zdroj: CDV
19
3.4
VÝVOJ CEN AUTOMOBILOVÉHO BENZÍNU A MOTOROVÉ
NAFTY
Ve sledované době od roku 1990 do roku 2001 cena všech pohonných hmot na trhu
neustále rostla. V letech 1990 až 1992 nebyla cena pohonných hmot zatížena daní z přidané
hodnoty, od roku 1993 je cena o tuto daň zvýšena.
Cena olovnatého benzínu Super byla v době od roku 1990 až do doby jeho stažení z trhu
v roce 2000 mírně vyšší než-li cena bezolovnatého benzínu Natural 95. V roce 1997 došlo
ke sjednocení spotřební daně u olovnatých benzínů a u bezolovnatých benzínů. Do tohoto
roku byla spotřební daň u bezolovnatých benzínů nižší než u benzínů olovnatých. Následující
graf zaznamenává průměrné roční ceny benzínů a motorové nafty.
32,00
Cena benzínů a mot. nafty
Benzin 91 okt. Special
28,00
Prodej benzínů Special a Super
od roku 2001 pozastaven
Benzin 96 okt. Super
Benzin 95 okt. Natural
Kč/l
24,00
Motorová nafta
20,00
16,00
12,00
8,00
1990
1991
1992
1993
1994
1995
Rok
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.11 – Vývoj cen benzínu a mot. nafty, Zdroj: CDV
Od roku 1991 do roku 2001 došlo k růstu průměrných ročních cen všech pohonných
hmot. Tento růst byl téměř lineární a to i přes pokles cen v letech 1994, 1995 a 1998. Nejvyšší
růst cen zaznamenal v tomto období olovnatý benzín Special 91 a motorová nafta. Cena
Speciálu byla v roce 2001 o 77,1 % vyšší než v roce1991, cena motorové nafty stoupla oproti
roku 1991 o 60,1 %, v roce 2000 to bylo ještě více.
20
1,8
%
Meziroční růst cen vybraných poh. hmot vůči roku 1991
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
Motorová nafta
1,1
Benzin 95 okt. Natural
1,0
Benzin 91 okt. Special
0,9
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Obr. 3.12 – meziroční růst cen pohonných hmot, Zdroj: CDV
Energetická spotřeba, emise a alternativní zdroje
Zlepšit energetickou spotřebu a omezit emisi škodlivin v dopravě nelze pouze
technickým a technologickým vývojem motorů a konstrukcí katalyzátorových systémů, ale je
nezbytné hledat nové, alternativní zdroje energie, u kterých by byl změněn obsah uhlíku
ve prospěch vodíku. Nutno zdůraznit, že jedním z podstatných alternativních zdrojů energie
je uspořená energie ve spotřebě.
Odhaduje se, že v současné době je celosvětově v provozu asi 600 milionů motorů
zážehových i vznětových. Spotřeba benzinu odpovídá 640 milionů t/rok a pro dieslovy
motory je spotřeba motorové nafty 370 milionů t/rok. Je velmi nepravděpodobné, že by byla
v nejbližší budoucnosti tato množství nahrazena nějakým alternativním zdrojem energie.
Jako alternativní zdroje pro zážehové a vznětové motory lze uvést následující možnosti:
1. metan a jeho formy, bioplyn
2. biopaliva se zaměřením na bioetanol a deriváty
3. vodík
Je snaha zjistit, do jaké míry je využití biomasy možné v jednotlivých skupinách
uplatnit. Jsou proto vždy do skupin 1. a 2. zařazeny produkty vzniklé z biomasy: bioplyn
a biopaliva.
V řadě států se objevují další možnosti jak nahradit fosilní paliva jinými alternativami.
Jedna z nich je produkce biologických paliv. Pro podporu tohoto přístupu existuje řada
argumentů:
•
•
•
•
•
podpora zemědělství
snížení emisí a podpora životního prostředí
zvýšení nezávislosti v dovozech energetických zdrojů
obohacení směsi s klasickými palivy a snížení spotřeby klasických zdrojů
stimulace zaměstnanosti.
21
Mezi biologická paliva lze řadit např. bioplyn, výrobu etanolu a různé rostlinné oleje
získané lisováním semen. Bioplyn je získáván z městských odpadů. Spíše bývá využíván
pro energetické zásobování v domácnostech, ale existují pokusy využití jej jako motorového
paliva. Velmi levná výroba etanolu je z řepných řízků. Dávkováním do směsi s benzinem je
možné snížit celkovou spotřebu benzinu. Rovněž byly pokusy dávkovat bioetanol do dieslu.
Rostlinný olej, dnes získávaný převážně ze semen řepky, může být použit za pomoci dvou
technologií. Buď je použito procesu esterifikace a toto palivo užito přímo ve vznětovém
motoru nebo pro základní palivo získané lisováním jsou konstruovány speciální motory .
První dvě skupiny paliv budou analyzovány v následujících kapitolách, třetí skupina bude
podle harmonogramu analyzována v následující etapě v roce 2005.
Další možností alternativního zdroje je využití elektrické energie. Elektromobil vzbudil
zájem zejména poté, co se objevil požadavek na nulové emise. Elektrickou energii pro pohon
automobilu lze získat buď použitím akumulátorů, nejlépe ve spojení se spalovacím motorem
nebo s použitím fotovoltaických článků pro přímou přeměnu sluneční energie na energii
elektrickou. Z hlediska dlouhodobého tato alternativa představuje dobré řešení zejména
pro dopravu v městském centru.
Palivové články umožňují získávat energii z fosilních paliv bez spalování. Jde
o technologii, která stále prochází vývojem Tato technologie se jeví jako účinná technologie
zejména pro decentralizovanou výrobu energie. Palivové články přeměňují vodík, který může
být získán ze zemního plynu, metanolu, zplyňováním uhlí, biomasy a organických odpadů,
na elektřinu a teplo. V budoucnosti se předpokládá jejich využití rovněž pro pohon
automobilů.
Jednou z předností palivových článků je skutečnost, že nejsou tepelným motorem a nejsou
proto limitovány Carnotovým cyklem. Dnešní účinnosti se pohybují mezi 40 - 60%
a při využívání procesního tepla lze účinnost zvednout k 80%. Vysoké účinnosti vedou
k významným redukcím dioxidu uhlíku a rovněž emise oxidů dusíku dosahují
bezvýznamných hodnot. Vzhledem k tomu, že jde o přímou transformaci chemické energie
na elektrickou energii, odpadají pohyblivé mechanické části. Vedle již zmíněných nízkých
emisních podílů škodlivých plynů, palivové články mají i nízké emise hluku. Lze konstatovat,
že v současnosti tato technologie představuje nejšetrnější uspořádání využití paliv s ohledem
na životní prostředí.
Vývoj palivových článků se může ubírat dvěma směry:
1. aplikace pro pohon automobilů, kde lze využít miniaturizaci článku vysokou
proudovou hustotou. Tím dojde ke snížení výrobních nákladů, ale vzhledem k vyšším
ztrátám je dosaženo nižší účinnosti při vyšších provozních nákladech.
2. aplikace vedoucí k lokálním energetickým jednotkám jsou naopak dány nižší
proudovou hustotou s vyšší účinností a nižšími provozními náklady.
22
4. PLYNY
4.1 ZEMNÍ PLYN
V této kapitole se analyzuje použití první skupiny alternativních zdrojů, tj. využití CH4
v podobě komprimované nebo zkapalněné (CNG nebo LNG). Další formou je zkapalněný
plyn LPG. Zkapalněný plyn je směsí propanu a butanu v různých mísicích poměrech.
Tyto směsy jsou získávány jako vedlejší produkty při rafinaci ropy. Zemní plyn je k dispozici
ve velkém množství a podobně jako v energetice může být použit přímo jako pohonné palivo.
Zkapalněný plyn i modifikace zemního plynu mají vyšší oktanová čísla než benziny
používané pro zážehové motory. Pokud by pro LNG nebo LPG byly konstruovány motory,
mohly by mít vyšší kompresní poměr a vyšší účinnost. Použití těchto paliv ve vznětových
motorech vyžaduje modifikaci spalovacího procesu. Je např. možné použít malého množství
nafty, které zapálí směs vzduchu a zkapalněného plynu. Je ovšem otázka, zda využívat paliva
s vysokým oktanovým číslem pro cetanové prostředí. Použití motorů na zkapalněný plyn
přináší zejména následující výhody:
•
•
•
nižší emisní hodnoty ve srovnání s dieslovými motory. U oxidů dusíku však nedošlo
ke snížení a bylo nutno katalyticky upravovat spaliny. Použití třícestného katalyzátoru
dává možnost snížit škodliviny o více než 80 až 90%,
dobré provozní podmínky (žádná aditiva, menší hlučnost motoru, nižší tvorba sazí),
opravy a údržba nákladově srovnatelná s dieslovým motorem.
Nevýhody lze shrnout takto:
•
•
•
•
•
vyšší kapitálové náklady v důsledku vyšší ceny motoru,
větší prostor pro zásobníky a z toho plynoucí větší hmotnost,
úprava garážových prostor,
přísnější bezpečnostní předpisy a kontrola tlakových zásobníků, pravidelná kontrola
směsi,
vyšší spotřeba paliva ve srovnání s dieslovým motorem.
Obdobné charakteristiky lze uvést i pro stlačený zemní plyn. Určitou nevýhodou je
poměrně vysoký tlak v zásobnících, vyšší než je tlak při dopravě zemního plynu. Náklady na
tyto zásobníky zvyšují náklady na přechod k tomuto druhu paliva ve srovnání s LPG.
Odhaduje se, že je dnes v provozu kolem 5 milionů motorů na zkapalněný plyn a 600 000
na stlačený zemní plyn.
Propan – butan
Nejrozšířenějším plynným palivem v současné době je v silniční dopravě zkapalněný
propan-butan LPG (Liquified Petroleum Gas), který vzniká při zpracovávání ropy.
Tato plynná směs je těžší než vzduch, a proto se při úniku drží při zemi (pod vozidlem).
Úprava vozidel na LPG spočívá především v úpravě palivové soustavy. Spalováním
LPG v motorové jednotce vozidla se do ovzduší uvolňuje méně škodlivých látek než
při spalování automobilového benzínu v téže motorové jednotce. U karburátorových vozidel
je tento rozdíl větší než u vozidel s přímým vstřikováním paliva. Motor spalující LPG má až
23
o 10 % nižší výkon a spotřeba paliva naopak vzrůstá až o 10 %. Vstupní investice
na zabudování se podle typu motoru vrátí po ujetí 16 až 25 tisíci kilometrů.
Hlavním důvodem používáním LPG u motoristů je nižší cena tohoto paliva oproti
automobilovým benzínům a možnost stále ještě jezdit na automobilový benzín. Dalšími
výhodami jsou:
•
•
•
•
•
prodloužená životnost motorového oleje
v motoru se neusazuje karbon a tím se prodlužuje jeho životnost
snížená hlučnost motoru
dostatečně hustá síť prodejců tohoto paliva
dvě plné nádrže (LPG a automobilový benzín)
Při přechodu na LPG je nutno do vozidla nainstalovat palivovou nádrž na plyn.
Zástavbou dochází ke zmenšení zavazadlového prostoru vozidla. Při použití diskové nádrže,
která se umísťuje na místo rezervního kola, je nutné rezervní kolo přemístit jinam.
Plynofikované vznětové motory na zemní plyn vykazují v porovnání se vznětovými
naftovými motory výrazně nižší obsahy škodlivých látek ve výfukových plynech.Výfukové
plyny z plynofikovaných motorů jsou daleko méně dráždivé, méně kouřivé a zapáchající.
Kilogram stlačeného zemního plynu je přibližně 1,43 m3, jeho cena byla v roce 2003
včetně daně z přidané hodnoty 14,70 Kč.
Aktuální stav plynofikace dopravy zemním plynem
V polovině roku 2003 jezdilo ve světě na zemní plyn téměř 1,5 milionu vozidel.
V Evropě používá tohoto média k pohonu přibližně 390 000 vozidel.
Obr 4.1 – Počty vozidel na CNG na světě
Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě
24
Akční plán Evrop¨¨ské unie z roku 2001 předpokládá v roce 2020 20% náhradu benzínu
a motorové nafty alternativními palivy. Plán stanovuje pro zemní plyn 10% podíl,
což představuje v roce 2020 23,5 milionů vozidel na zemní plyn. Spotřeba zemního plynu je
předpokládána ve výši 47 miliard m3 a počítá se sítí 20 tisíc čerpacích stanic. Tento akční plán
předpokládá využití zemního plynu ve formě stlačené (CNG) a ve formě zkapalněné (LNG),
ale i jako zdroje pro výrobu vodíku.
V České republice se zemní plyn jako palivo do motorových vozidel začal uplatňovat již
v roce 1981, kdy bylo přestavěno první motorové vozidlo. Na začátku devadesátých let patřilo
tehdejší Československo a posléze Česká republika v oblasti plynofikace dopravy na přední
místa v celém světě, a to i přes minimální podporu plynárenství. Dobře rozbíhající
se plynofikace vozidel se ale postupně zpomalovala, až se nakonec téměř zastavila. Nastala
léta stagnace, která trvají i nyní na prahu 21. století. Před nás se již dostaly a dále dostávají
země, které s plynofikací dopravy začaly daleko později.
V současné době využívá zemní plyn jako palivo v České republice přibližně
250 vozidel, z toho je 150 osobních a dodávkových vozidel, která jsou především v majetku
následujících akciových společností: Pražská plynárenská, a. s., Západočeská
plynárenská, a.s., Severočeská plynárenská, a. s., Jihočeská plynárenská, a. s., Jihomoravská
plynárenská, a. s. a 100 autobusů. Jedná se o autobusy jak městské (Havířov, Frýdek–Místek,
Prostějov …), tak i meziměstské (ČSAD Bus Ústí nad Labem).
V provozu je nyní 13 plnících stanic na stlačený zemní plyn (CNG), z toho je
8 veřejných (Praha 2x, Plzeň, Liberec, České Budějovice, Horní Suchá, Frýdek Místek,
Prostějov) a 5 neveřejných stanic (především v areálech ČSAD Bus Ústí nad Labem).
Existuje i jedna pomalu plnící stanice v areálu Českomoravské plynárenské, a s. v Praze.
Prodej zemního plynu v České republice se již několik let téměř nemění a činní
2-3 miliony m3.
Stávající městské autobusy na stlačený zemní plyn dožívají a není jisté zda je jejich
provozovatelé vymění též za vozidla na zemní plyn, nebo zda se vrátí zpět k motorové naftě,
jak to již učinily v Uherském Hradišti, kde zavřeli v srpnu roku 2003 plnící stanici a autobusy
přebudovaly zpět na naftový provoz. Obdobné nebezpečí hrozí v Havířově. Zde jsou
nakupovány již pouze autobusy na motorovou naftu. Pokud bude současný stav pokračovat,
dosavadní projekty skončí a nové se nerozeběhnou, tak hrozí nebezpečí, že Česká republika
bude jako jedna z mála zemí v Evropě, kde zemní plyn nebude využíván pro pohon
motorových vozidel.
4.2 UPLATNĚNÍ LPG, CNG A LNG V PROVOZU MOTOROVÝCH
VOZIDEL
Plynová verze vznětového motoru Škoda Liaz ML 637
Technická univerzita v Liberci vyvinula plynový motor na zemní plyn ML 637 NGS.
Tento motor vychází z konstrukce vznětového motoru Škoda Liaz ML 637. Jedná se
o nepřeplňovaný plynový zážehový motor spalující stechiometrickou palivovou směs
tvořenou ve směšovači, vybaveném jednoduchým systémem elektronické regulace bohatosti
směsi a třísložkovým katalyzátorem výfukových plynů. Oba motory mají vrtání válců
130 mm, zdvih pístů 150 mm a obsah válců 11,95 dm3.
25
Obr. 4.2 – Blokové schéma motoru ML 637 NGS
Tyto plynové motory Škoda Liaz ML 637 NGS jsou v současné době použity k pohonu
autobusů Karosa a Slovbus a u několika dopravních společností na Slovensku. Výfukové
plyny tohoto plynového motoru obsahují oproti naftovému vznětovému motoru Škoda
Liaz ML 637 i mezním hodnotám přípustným podle předpisu EHK č. 49, podstatně méně
škodlivin. Motor Škoda Liaz ML 637 NGS je nepřeplňovaný, neobsahuje turbodmychadlo ani
chladič plnícího vzduchu, což ho činí levnějším a usnadňuje jeho zástavbu do vozidla.
Výkonové parametry jsou srovnatelné s přeplňovaným plynovým vznětovým motorem
spalujícím chudou palivovou směs ML 636 ND bez chladiče vzduchu. Výhodou motorů
na stechiometrickou palivovou směs je jednodušší a levnější elektronický řídící systém než
jaký je nutný u motorů na chudou palivovou směs. Další výhodou jsou nižší koncentrace
škodlivin ve výfukových plynech a to zejména oxidů dusíku NOX. Nevýhodou je zase nižší
celková účinnost a mírně vyšší teplota výfukových plynů. V následující tabulce jsou uvedeny
zjištěné hodnoty škodlivin ve výfukových plynech motorů Škoda Liaz ML 637 NGS a Škoda
Liaz ML 637 při testovacím režimu ESC a režimu ETC podle předpisu EHK 49.
Škodlivina
Jednotka
CO
g.kW.h-1
NMHC
g.kW.h-1
EHK 49 EURO III ESC
Limit
ML 637
ML 637
NGS
Limit
2,10
1,60
0,89
5,45
3,00
0,26
0,78
0,4
0,08
1,6
0,65
0,09
5,00
2,00
0,17
g.kW.h
-1
THC
g.kW.h
-1
0,66
0,40
0,30
NOX
g.kW.h-1
5,00
6,60
0,03
PM
g.kW.h-1
0,10
0,15
CH4
Kouř
m
-1
EHK 49 EURO III ETC
Limit pro EEVs ML 637 NGS
0,80
-1
CO2
g.kW.h
PAH
mg.kW.h-1
745
650
810
82
Tab 4.1 – Výfukové emise motorů Škoda ML 637 NGS a ML 637 podle EHK 49 EURO III
26
V České republice je nyní v provozu několik typů autobusů s nízkoemisními plynovými
motory homologovanými podle předpisu EHK 49 EURO III v testu ETC. ČSAD BUS Ústí
nad Labem provozuje autobusy EKOBUS s přeplňovaným šestiválcovým motorem
CUMMINS BG 230 na zemní plyn. Dopravní podnik měst Mostu a Litvínova, a. s. provozuje
tři městské autobusy MAN NL 243 LPG s nepřeplňovanými motory MAN G2866 DUH
spalující stechiometrickou palivovou směs. Palivem je zkapalněna směs propan – butanu.
V následující tabulce je porovnání emisí ve výfukových plynech z motorů
MAN G2866 DUH, CUMMINS BG 230 a Škoda Liaz ML 637 NGS.
Limit ETC
Motor
Škodlivina
MAN G2866 DUH CUMMINS BG 230 Škoda Liaz ML
637 NGS
LPG
CNG
CNG
EURO
III
EEVs
[g.kWh-1]
5,45
3,00
0,97
NMHC [g.kWh-1]
0,78
0,40
0,01
CH4
[g.kWh-1]
1,60
0,65
THC
[g.kWh-1]
NOX
[g.kWh-1]
CO
0,01
0,26
0,08
0,25
0,09
0,25
5,00
2,00
0,55
2,70
0,17
Tab 4.2 – porovnání emisí z plynových vznětových motorů
Přednosti a nevýhody vozidel na stlačený zemní plyn
Vozidla poháněná stlačeným zemním plynem mají oproti vozidlům na motorovou naftu
řadu výhod. Jedná se především o následující přednosti.
•
•
•
•
Ekologický provoz, který je dán nízkou hladinou emisí ve výfukových plynech.
Spotřeba paliva je nižší, neboť vozidla ujedou za stejnou cenu pohonných látek větší
vzdálenost, než kdyby jela na motorovou naftu.
Autobusy mají tlakové plynové nádrže umístěny na střeše, nádrže jsou odolné proti
požáru i zásahu ze střelné zbraně.
Použité palivo má dvakrát vyšší zápalnou teplotu než benzin, ale při úniku paliva
nehrozí žádné znečištění životního prostření, neboť zemní plyn je látkou běžně se
vyskytující ve volné přírodě.
Přes zde uvedené výhody má tento způsob pohonu rovněž své zápory. Je to zejména
absence sítě plnících stanic v domácích podmínkách a zejména vyšší pořizovací cena
autobusu na stlačený zemní plyn proti autobusu poháněného motorovou naftou. V případě
chybějících čerpacích stanic je již rozvíjena spolupráce s plynárenskými společnostmi.
V druhém případě by rozdíl mezi pořizovací cenou autobusu na stlačený zemní plyn
a autobusu s pohonem na motorovou naftu mohl dorovnávat stát. Toto vyrovnání by mohlo
mít například formu přímé dotace ze státního rozpočtu.
27
Plynofikované autobusy
U vznětových motorů LIAZ se investice plně vrátí po ujetí několika desítek tisíc
kilometrů a následné náklady na ujetí jednoho kilometru jsou přibližně poloviční. Zkoušky
prokázaly, že opotřebení motoru LIAZ po ujetí 100 000 km na zemní plyn je přibližně stejné
jako ujetí 20 000 km na motorovou naftu.
Ekobus
Jedním z autobusů na stlačený zemní plyn je Ekobus od firmy NORDLogistic. Vozidla
jsou stavěná na bázi osvědčeného dvounápravového autobusu SOR. Z výrobního závodu SOR
v Libchavé jsou dodávány kompletní karoserie včetně pojezdové skupiny. Finální kompletace
a vybavení interiéru autobusu probíhá v České Lípě v areálu garáží společnosti ČSAD BUS
Ústí nad Labem, kde má své výrobní prostory firma NORDlogistik.
Pro potřeby městské hromadné dopravy výrobce nabízí verzi se sníženou podlahou
a s tím spojené jiné rozmístění sedadel, místa pro dětský kočárek nebo pro invalidní vozík.
V prostoru středních dveří je umístěna plošina pro bezbariérový přístup. U vozidel
pro městskou hromadnou dopravu je samozřejmostí vybavení odbavovacím zařízením podle
přání zákazníka.
Obr 4.3 – Ekobus výrobek firmy Nordlogistic
Ekobusy jsou určeny podle provedení pro provoz na městských regionálních
i dálkových linkách. Pohon zajišťuje motor Cummins BG 230 Plus o obsahu 5900 cm3
a výkonu
172 kW
s mechanickou
šestistupňovou
převodovkou
Praga 6 PS 90.
Na následujícím obrázku jsou průběhy točivého momentu a výkonu v závislosti na otáčkách
motoru. Karoserie je samonosná, panelová s velkým podílem polyesterových laminátů.
28
Obr 4.4 – Charakteristiky plynového motoru Cummins BG 230
Palivové nádrže na stlačený zemní plyn jsou kompozitní zásobníky čtvrté generace
umístěné na střeše vozidla. Výrobcem je francouzská firma Ullit. Jejich umístěním na střechu
došlo ke změně výšky autobusu oproti klasickému vozidlu s palivovými nádržemi
na motorovou naftu na hodnotu 3510 mm. Vybavení interiéru je shodné u obou variant.
Změny jsou pouze na přístrojové desce. Akční rádius je přímo úměrný počtu nainstalovaných
zásobníků na plyn. Výrobce udává spotřebu 23 – 31 m3 plynu na 100 km u linkové verze
C 10,5 G a spotřebu 21 – 28 m3 plynu na 100 km u městské verze B 10,5 CNG.
Ekobus vyloučí za rok při proběhu 50 000 km/rok o osm tun škodlivin méně, než kdyby
byl shodný autobus poháněn motorem na motorovou naftu.
První Ekobus byl dokončen a odborné veřejnosti představen na výroční konferenci
Asociace provozovatelů a výrobců vozidel na zemní plyn, která se konala v červnu roku 2001
v dánském Malmö. Sériová výroba se rozeběhla ve druhé polovině roku 2002 a k březnu
roku 2003 bylo postaveno celkem sedmnáct autobusů Ekobus.
Tyto autobusy provozované společností ČSAD BUS Ústí nad Labem jezdí nyní v České
Lípě, Litoměřicích, Prunéřově, Roudnici nad Labem a Teplicích. Společnost disponuje nyní
šesti stálými a mobilními plnícími stanicemi.
První továrně vyráběný plynový autobus v České Republice
V roce 1997 byl ve spolupráci firem ČSAD BUS Ústí nad Labem, Škoda LIAZ Jablonec
nad Nisou a Landen Autokori OY z Finska dokončen první továrně vyrobený plynový
autobus v České Republice, který nesl označení LAHTI 402/CZ-B. Jedná se o vozidlo určené
pro městskou a příměstskou dopravu postavené na podvozku Škoda 18.24 OB/01. Karoserie
je od firmy Landen Autokori OY, pohonnou jednotku tvoří ležatý motor ML 637 NG (Euro 2)
s převodovkou DIWA 3. Jedná se o kusovou výrobu.
29
Obr 4.5 – Autobus LAHTI 402/CZ-B
Tato výroba pokračovala i v letech 1997 a 1998, kdy byl dokončen jeden linkový
autobus typově označený jako LAHTI 402/CZ-C, a dva zájezdové autobusy typu
LAHTI 402/CZ-L. Celkem byly v těchto dvou letech postaveny čtyři autobusy, které jsou
dnes soustředěny ve filiálce firmy ČSAD BUS Ústí nad Labem v České Lípě.
City bus CNG od firmy Karosa
City bus CNG od firmy Karosa je modifikací nízkopodlažního městského autobusu City
bus 12m. Tato plynová verze má zásobníky na stlačený zemní plyn umístěny na střeše
v prostoru mezi předními a středními dveřmi. Jedná se devět tlakových lahví zlehčených
kompozitů o celkovém objemu 1 125 litrů stlačeného zemního plynu. Plnící otvor je umístěn
vzadu vpravo.
Délka autobusu je stejná jako u typu City bus 12m a to 1 991 mm. Pohotovostní
hmotnost je 12 476 kg. V tomto typu autobusu je 26 míst k sezení a 59 míst ke stání.
Obr 4.6 – Karosa City bus CNG
30
Vozidlo je vybaveno čtyřdobým řadovým šestiválcovým vodou chlazeným motorem
REANAULT MGDR 06.20.45 uloženým vertikálně napříč. Vybaven je přeplňovaným
turbodmychadlem s mezichlazením nasávaného vzduchu. Chladící okruh je tvořen
mosaznými trubkami a silikonovými armaturami, vrtule chladiče je poháněna hydrostaticky.
Parametry motoru jsou následující:
•
•
•
výkon 195 kW / 2 100 ot/min
kroutící moment 1050 Nm / 1 400 ot/min
zdvihový objem 9,84 litrů.
Plynofikace motorových vozidel do 3,5 tun
Jednou
z firem
zabývajících
se
použitím
zemního
plynu
v dopravě
je firma EKOSS CNGS – ČR, spol. s r. o. Zabývá se dodávkou a montáží technologií
pro plnící stanice, zajišťuje servisní služby a revize plnících stanic a provádí montáž zařízení
pro alternativní pohon benzín – zemní plyn do osobních vozidel, včetně výchozí revize.
Následující informace o cenách přestaveb motorových vozidel, doba návratnosti
investice do plynofikace vozidla a provozní náklady pocházejí z této firmy.
Při spalování zemního plynu se nevytvářejí carbonové částice (uvolňují se
do motorového oleje) a tím dochází k větší životnosti motorového oleje. Olej si zachovává
své vlastnosti i po ujetí 75 000 km a prodlužuje se životnost motoru.
K návratnosti investice do plynofikace vozidel do 3,5 t dochází již po ujetí přibližně
25 000 km. Původní pohon zůstává plně zachován. Tyto výhody provozu motorových vozidel
na zemní plyn ocení především ti, pro které je používání motorového vozidla každodenní
záležitostí.Při přestavbě motorového vozidla na stlačený zemní plyn jsou do vozu přidány
následující součásti:
1. Plnící ventil
2. Tlaková nádoba na stlačený zemní plyn
3. Propojovací vysokotlaké plynové potrubí
4. Manometr
5. Regulátor tlaku plynu
6. Krokový motorek
7. Směšovač
8. Řídící jednotka s přerušovačem vstřiku paliva
9. Přepínač plyn - benzín s ukazatelem množství paliva
10. Katalyzátor s lambda sondou
31
Obr 4.7 – schéma zástavby vozidla na CNG
Přestavba motorových vozidel na stlačený zemní plyn
Počáteční investice do plynofikace osobních vozidel je poměrně vysoká, ale následující
úspory vzniklé nižší opotřebitelností motoru, vyšší životností motorového oleje a samozřejmě
nižší cenou paliva tuto investici poměrně vykompenzují. Ceny přestaveb jsou závislé na typu
vozidla a použité motorové jednotky (karburátor, přímé vstřikování).
U vozů Škoda s karburátorem (typ Favorit a Forman) se cena plynofikace s tlakovou
nádobou na 70 litrů stlačeného zemního plynu pohybuje kolem 40 tisíc českých korun.
U vozů Škoda se zařízením monotronic je cena přestavby téměř stejná jako u vozidel Škoda
s motory s karburátorem. U ostatních Škoda se cena plynofikace pohybuje kolem 45 tisíc
českých korun.
4.3 BIOPLYN, JEHO VZNIK, VÝROBA, ZPRACOVÁNÍ A VYUŽITÍ
Bioplynem obecně nazýváme takové druhy plynných směsí, které vznikly činností
mikroorganismů. To může probíhat pod povrchem země, v zažívacím traktu živočichů,
ve skládkách komunálních odpadů nebo řízených anaerobních reaktorech. Pro účely této
studie rozumíme bioplynem takovou plynnou směs, která vzniká anaerobní fermentací
vlhkých organických látek v umělých technických zařízeních.
Bioplyn vzniká rozkladem organických látek a v ideálním případě se skládá ze dvou
plynných složek-metanu CH 4 a oxidu uhličitého CO 2 .Bioplynem tedy nazýváme plynnou
směs vzniklou anaerobní fermentací vlhkých organických látek v umělých technických
zařízeních. Jedná se o velmi složitý biochemický proces (znázorněný na obrázku), který lze
zjednodušeně rozdělit do čtyř základních fází (schéma výroby bioplynu je uvedeno
v příloze 1):
32
1) hydrolýza- začíná v době, kdy prostředí obsahuje vzdušný kyslík a dostatečný obsah
vlhkosti. Polymery se v této fázi mění na jednodušší organické látky (monumery).
2) acidogeneze- v této fázi dojde definitivně k vytvoření anaerobního (bezkyslíkatého)
prostředí. Vznik CO 2 H 2 a CH 3 COOH umožňuje tvorbu metanu.
3) acetogeneze (mezifáze)
4) metanogeneze- v této fázi dochází k rozkladu kyseliny octové CH 3 COOH na metan
CH 4 a oxid uhličitý CO 2 .
Materiál vhodný pro anaerobní fermentaci by měl splňovat následující vlastnosti:
•
•
•
•
•
malý obsah anorganického podílu,
vysoký podíl biologicky rozložitelných látek
optimální obsah sušiny (cca 25%)
kyselost nebo zásaditost materiálu je na začátku procesu vhodná na úrovni pH=7-7,8.
V průběhu procesu se tato hodnota může snížit až se obvykle ustálí na neutrální
hodnotě pH=0,7.
Poměr uhlíkatých a dusíkatých látek by měl dosahovat přibližně úrovně 30:1
Návrh kvalitativních požadavků na bioplyn jako pohonné hmoty uvádí následující tabulky:
Vlastnosti
Jednotka
Hodnoty
Metan
% (V/V)
≥96
oxid uhličitý
% (V/V)
≤3
kyslík
% (V/V)
≤0,5
sirovodík
mg.mN-3
≤5
μm
‹1
pevné nečistoty
Rosný bod: -30ºC
Tab. 4.3 - Návrh kvalitativních požadavků na bioplyn jako pohonné hmoty
Zdroj: Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie
vlhkost
Vlastnosti
Jednotka
Hodnoty
kW.h.mN-3
>4
Obsah metanu
% (V/V)
>40
Celková síra
mg.mN-3
<2 300
Chlor
mg.mN-3
<100
Fluor
mg.mN-3
<50
Celkový chlor, fluor
mg.mN-3
<100
Křemík
mg.mN-3
<10
Pevné nečistoty (velikosti částic
mg.mN-3
<30
Výhřevnost
Sirovodík
% (V/V)
<0,15
Tab. 4.4 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor
33
Možnosti využití bioplynu v dopravě
V České republice se pomalu začíná prosazovat používání zemního plynu jako paliva
v dopravě. Zemní plyn (98% metanu) má nesporné výhody vzhledem k zátěži životního
prostředí. Dalším krokem ke zlepšení stavu našeho životního prostředí je používání bioplynu.
Složka
Koncentrace
Bioplynové zařízení
metan
%
60 - 70
Zařízení upravující odpadní
vody
55 - 65
CO2
%
30 - 40
35 - 45
30 - 40
dusík
%
<1
<1
V.15
Ppm
X.00
X.40
50 – 300
sirovodík
Skládka
45 - 55
Tab. 4.5 - Typické složení surového ( neupraveného) bioplynu pocházejícího z různých zařízení
Zdroj: Možnosti využití bioplynu v dopravě, Doprava 6/2003
Pro energetické využití bioplynu je možné použít několik typů technologií, z nichž
nejjednodušší zařízení je na spalování bioplynu, dále se jedná o upravené vznětové
a zážehové motory a plynové turbíny.
V tabulce 4.6 je uveden přehled potenciálu bioplynu tak, jak byl i s komentářem
publikován v [1]. Pro další rozvahy praktického využití bioplynu v dopravě jsou směrodatné
především celkové hodnoty dostupného a ekonomického potenciálu.
Tabulka 4.6 nezahrnuje potenciál bioplynu z čistíren odpadních vod (ČOV), který je
pro využití v dopravě velmi významný. V dostupné databázi produkce bioplynu v ČR [2] je
uvedeno v současné době celkem 26 městských ČOV, které produkovaný bioplyn již nějakým
způsobem využívají. Nejčastěji je bioplyn využíván k produkci tepla nebo kogeneraci tepla
a elektřiny pro potřebu vlastních technologií ČOV.
Využití bioplynu jako paliva pro dopravu lze hledat především v plynofikaci městské
hromadné dopravy. Plničky CNG určené pro městské autobusy mohou být vystavěny tak,
aby byli využitelné i pro osobní CNG automobily v rámci provozu individuální automobilové
dopravy, čímž by docházelo k významnému podmětu plynofikace IAD.
Potencionál produkce bioplynu
materiál [tis.t]
Teoretický potenciál
Dostupný potenciál
Ekonomický potenciál
1
Bioplyn [tis.m3]
Energie [Pj]
Energie [TWh]
materiál [tis.t]
Bioplyn [tis.m3]
Energie [Pj]
Energie [TWh]
materiál [tis.t]
Bioplyn [tis.m3]
Energie [Pj]
Energie [TWh]
Živočišný
odpad
30 000
780 000
17
4,722
10 000
260 000
5,7
1,583
2 100
61 000
1,3
0,361
Fytomasa
BRKO + BRPO1
6 000
2 806
450 000
10
2,777
3 000
225 000
5
1,389
1 000
75 000
1,7
0,472
280 600
6
1,666
1 403
140 300
3
0,833
250
25 000
0,6
0,167
celkem
38 806
1 510
600
33
9,165
14 403
625 300
14
3,805
3 350
161 000
3,6
1,000
BRKO - biologicky rozložitelný komunální odpad, BRPO - biologicky rozložitelný průmyslový odpad
Tab. 4.6 - Přehled potenciálu bioplynu v ČR
Zdroj: Možnosti využití bioplynu v dopravě, Doprava 6/2003
34
Velký vliv na úroveň emisí ze spalování bioplynu má nastavení spalovacího motoru.
Je-li motor vyroben a nastaven přímo pro používání plynných paliv (CNG, LPG, Bioplyn),
dosahuje velmi nízkých emisních škodlivých látek v ovzduší. Pokud se jedná o motor
dvoupalivový (např. Benzin/bioplyn), jsou emise ze spalování plynného paliva vyšší. Další
velmi důležitou okolností je přítomnost katalyzátoru. Při použití třícestného katalyzátoru se
dosahuje asi 10x nižších emisí hlavních polutantů.
Při spalování bioplynu se v porovnání s motorovou naftou uvolňuje asi o 15-30% méně
oxidu uhličitého. Vzhledem k srovnatelnému složení bioplynu a zemního plynu jsou emise
CO2 při spalování těchto dvou paliv srovnatelné. Rozdíl je však v emisích tzv. fosilního oxidu
uhličitého. Zatímco při spalování bioplynu se neuvolňuje žádný, při spalování zemního plynu
je veškerý uvolněný CO2 fosilní. Emise CO2 mají při spalování bioplynu mají nulový efekt
(bilanci) na globální změnu klimatu, neboť jsou součástí koloběhu CO2 v prostředí
a nezvyšují jeho celkový objem v atmosféře.
Využitelnost bioplynu pro dopravu významně souvisí s plynofikací dopravy na bázi
CNG, jelikož čištěný bioplyn je svými vlastnostmi a složením shodný nebo téměř vhodný
(závisí na kvalitě) se zemním plynem. Výroba a prodej CNG vozidel a související výstavby
CNG stanic je proto technologickou bránou k možnosti využívání bioplynu v dopravě.
35
5. BIOPALIVA, BIOETANOL, ETBE, MTBE
5.1 POJEM BIOPALIV
Využívání biopaliv v dopravě je jednou z možností, jak snížit negativní důsledky
dopravy na životní prostředí (snížením exhalací ve výfukových plynech) a zároveň napomoci
zemědělskému sektoru k efektivnějšímu využívání půdních zdrojů. Směrnice Evropské unie
2003/30/ES v tomto smyslu ukládá členským státům postupně zajistit alespoň minimální
podíl biopaliv a jiných obnovitelných pohonných hmot přičemž cílem je dosáhnout v roce
2010 5,75% obnovitelných paliv. Tato směrnice zároveň definuje jednotlivé druhy biopaliv,
která jsou následující:
a) „bioethanol“: ethanol vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů,
užívaný jako biopalivo;
b) „bionafta“: methylester vyrobený z rostlinného nebo živočišného oleje, s kvalitou
nafty, užívaný jako biopalivo;
c) „bioplyn“: plynná pohonná hmota vyrobená z biomasy nebo biologického rozkladu
odpadů, která může být vyčištěna až na kvalitu zemního plynu a užívána jako
biopalivo, nebo dřevoplyn;
d) „biomethanol“: methanol vyrobený z biomasy, který se užívá jako biopalivo;
e) „biodimethylether“: dimethylether vyrobený z biomasy, užívaný jako biopalivo;
f) „bio-ETBE (ethyl-tercio-butyl-ether)“: ETBE vyrobený z bioethanolu. Objemové
procento biopaliva v bio-ETBE je 47 %;
g) „bio-MTBE (methyl-tercio-butyl-ether)“: palivo
Objemové procento biopaliva v bio-MTBE je 36 %;
vyrobené
z biomethanolu.
h) „syntetická biopaliva“: syntetické uhlovodíky nebo směsi syntetických uhlovodíků
vyrobené z biomasy;
i) „biovodík“: vodík vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, užívaný
jako biopalivo;
j) „čistý rostlinný olej“: olej vyrobený z olejných rostlin lisováním, vyluhováním nebo
srovnatelnými postupy, surový nebo rafinovaný, avšak chemicky neupravovaný,
pokud je jeho využití slučitelné s typem daného motoru a odpovídajícími požadavky
týkajícími se emisí.
Omezením emisí CO2 se zabývá i Kjótský protokol, ve kterém se země přistoupivší
k této dohodě zavazují omezit tyto emise. Jednou z možností jak omezit emise CO2 je
získávání energie biomasy. Vhodnost aplikace jednotlivých způsobů konverze biomasy
k energetickým účelům uvádí další tabulka.
36
5.2 VYUŽITÍ BIOMASY, SUROVINY A JEJICH PŘEMĚNY
Možnosti využití biomasy k energetickým účelům uvádí následující tabulka:
Typ konverze biomasy
Termochemická konverze
(suché procesy)
Biochemická konverze
(mokré procesy)
Fyzikálně-chemická
konverze
Způsob konverze
biomasy
Energetický výstup
Odpadní materiál
nebo surovina
spalování
Teplo vázané na nosič
popeloviny
zplyňování
Generátorový plyn
Dehtový olej, uhlíkaté
palivo
Pyrolýza
Generátorový plyn
Anaerobní fermentace
bioplyn
Fermentovaný substrát
Teplo vázané na nosič
Fermentovaný substrát
Esterifikace bioolejů
Metylester biooleje
glycerin
Dehtový olej,
Pevné hořlavé zbytky
Tab. 5.1 - Způsoby využití biomasy k energetickým účelům
Další tabulka uvádí měrnou produkci CO2 u vybraných zemí:
Země
CO2
Katar
44,08
Bahrajn
35,23
SAE
30,11
Kuvajt
25,01
Singapur
23,47
USA
20,50
Lucembursko
20,42
Austrálie
16,52
Kanada
15,76
Saudská Arábie
13,27
Finsko
12,47
Estonsko
12,47
Belgie
12,04
Nizozemsko
11,81
ČR
11,74
Německo
10,77
Irsko
10,27
Tab. 5.2 - Produkce emisí CO2 na osobu vybranými zeměmi v r. 1997 (t.osoba-1 pro rok 1997)
37
Ostatní
procesy
Získávání odpadního technologického tepla
Spalování
Zplynování
Pyrolýza
Alkoholová fermentace
Aerobní fermentace
Mokré procesy
Esterifikace bioolejů
Suché procesy
0
1
3
1
1
1
2
2
3
0
2
0
0
0
0
2
0
0
1
1
1
0
2
3
0
2
1
1
1
0
2
3
Organický podíl komunálních odpadů
0
1
3
2
2
0
1
3
Organický odpad z potravinářské nebo
jiné průmyslové výroby
0
1
1
0
0
2
2
3
Odpady z dřevařských provozoven
0
0
3
2
2
0
0
0
Odpady z lesního hospodářství
0
1
3
2
2
0
1
2
Rostlinné zbytky ze zemědělské
prvovýroby a z péče o krajinu
0
1
3
1
1
0
1
2
Získané produkty
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
Druh biomasy
Energetické plodiny lignocelulózové
(dřevo, sláma, pícniny, obiloviny)
Olejnaté plodiny
(řepka, slunečnice, len)
Energetické plodiny škrobnatého nebo
cukernaté
(brambory, cukrová řepa, obiloviny)
Odpady
z živočišné
(exkrementy, mléčné odpady)
výroby
Tab. 5.3 - Vhodnost aplikace jednotlivých způsobů konverze biomasy k energetickým účelům
Legenda k tab. 5.3:
1- nelze použít
2- technicky zvládnutelná technologie, ale nevyužívá se
3- vhodná jen pro určité technicko-ekonomické podmínky
4- často používaná technologie
38
IIIIIIIVVVIVIIVIII-
olej, metylester
teplo vázané na nosič
hořlavý plyn (metan)
pevné palivo, dehtový olej, plyn
etanol, metylalkohol
metan
Biomasa je substance biologického původu, která je získávána buď jako výsledek
výrobní činnosti nebo jako odpad ze zemědělské potravinářské a lesní výroby nebo
z komunálního hospodářství a údržby krajiny.Využití biomasy k energetickým účelům je
limitováno i potřebou jejího dalšího využití, nutností rozšiřovat produkční plochu a zvyšovat
investice do výroby biomasy, dále ekonomickými limity, především konkurencí klasických
paliv, aj.
Rozdělení biomasy:
a) biomasa pěstovaná k energetickému využití: cukrová řepa, obilí, brambory, cukrová
třtina, olejniny, energetické dřeviny, aj.
b) biomasa odpadní: rostlinné zbytky ze zemědělské výroby, odpady z živočišné výroby
(exkrementy z chovu hospodářských zvířat), organické a lesní odpady
Biopalivo
Mil.t
Odpadní a palivové dřevo
1,7
Obilní a řepková sláma
2,7
Rychlerostoucí dřeviny a energetické plodiny
1,0
Komunální odpad
1,5
Spalitelný odpad z průmyslové výroby
1,0
Celkem
7,9
Tab. 5.4 - Zdroje energeticky využitelné biomasy
Pro získávání energie z biomasy se používají následující postupy:
a) termochemická přeměna biomasy (spalování, zplyňování, pyrolýza)
b) biochemická přeměna biomasy alkoholové kvašení, metanové kvašení)
c) fyzikální a chemická přeměna biomasy
•
•
mechanicky (štípání, drcení, lisování, briketování, peletování, mletí, aj.)
chemicky ( esterifikace surových olejů)
d) získávání odpadního tepla při zpracování biomasy (např. při kompostování, aerobním
čištění odpadních vod, anaerobní fermentaci pevných organických odpadů, aj.)
39
Využívání zemědělské půdy pro nepotravinářské účely je jedním ze způsobů, jak řešit
problémy zemědělství s nárůstem nevyužívané zemědělské plochy. V současné době je
struktura zemědělského půdního fondu České republiky následující:
Tis. ha
Zemědělská půda
4 271 (tj. 54% rozlohy)
- z toho orná půda
3 125 (tj. 40% rozlohy)
Lesní půda
2 631 (tj. 33% rozlohy)
Zemědělská a lesní půda celkem
6 902 (tj. 87% rozlohy)
Tab. 5.5 - Struktura zemědělského půdního fondu ČR
Problémy nevyužité zemědělské plochy je možné řešit i jinými cestami, např. vývozem
zemědělských produktů, jejím zatravňováním nebo zalesňováním, tyto způsoby však většinou
neřeší sociální rozměr problému spojený s ekonomickou a sociální úrovní života na venkově.
Z hlediska orientace na pěstování energetických plodin přichází v úvahu produkce
rychle rostoucích dřevin, z hlediska dopravy má potom největší perspektivu výroba etanolu,
případně jeho přepracování na ETBE, což je v souladu s výše uvedenou směrnicí 2003/30/ES.
Zásadní otázkou tedy zůstává velikost plochy, která pro tyto účely bude využitelná.
Z odhadů vyplývá, že v roce 2010 bude takovou nadbytečnou zemědělskou půdou plocha
o rozloze cca 500 000 ha. Podrobnější údaje uvádí následující tabulka, marginálními oblastmi
je myšlena půda nevhodná k intenzivní zemědělské produkci.
Tis.ha
%
Výměra zemědělské půdy
4 280
100
Převod do jiných kategorií
80
2
Výměra marginálních oblastí
1000
23
Půda s produkcí potravin pro spotřebu v ČR
2700
63
Nadbytečná zemědělská půda
500
12
Tab. 5.6 - Předpokládaná struktura zemědělské půdy
Plodiny vhodné pro produkci etanolu uvádí následující tabulka. Etanol jako možná
náhrada klasických motorových paliv je známá už od začátku minulého století a byla
rozvíjena především v USA a Brazílii. Jejím základním problémem je cena finálního paliva,
v níž značnou část tvoří nutné vysoké investice do výrobních technologií. Zahraniční
zkušenosti naznačují, že etanol je ekonomicky výhodný v okamžiku, kdy cena ropy přesáhne
30 USD/barel. Ideálním zdrojem pro výrobu etanolu jsou obiloviny a cukrovka.
40
Výtěžnost
alkoholu
I.t-1
Výnos
(t.ha-1)
Produkce etanolu (t.ha-1)
Pšenice ozimá (zrno)
370
5 až 6
1 850 až 2 220 (1,5 až 1,8)
Cukrovka (bulvy)
80
35 až 45
2 800 až 3 600 (2,3 až 2,9)
Brambory (hlízy)
100
20 až 30
2 000 až 3 000 (1,6 až 2,4)
Topinambur (hlízy)
77
30
2 310 (1,9)
Čirok cukrový (nadzemní část)
76
30
2 280 (1,8)
Kukuřice (zrno)
386
Plodina
3,4 až 4,5
1 312 až 1 737 (1,1 až 1,4)
Tab. 5.7 - Produkce etanolu pro jednotlivé plodiny
5.3 VYUŽITÍ BIOPALIV V DOPRAVĚ
Důsledkem zavádění přísnějších ekologických zákonů a norem je snaha snížit spotřebu
primárních energetických zdrojů a redukce emisí CO2. Tyto snahy vedou k optimalizaci
koncepcí vozidel a jednotlivých pohonů. Dalším výsledkem zpřísňování ekologických
požadavků na vozidla a pohonné hmoty je výrazný pokles vlivu emisí vozidel na imisní
situaci a tím kvalitu vzduchu. Postupně roste podíl emisí CO2 na emisích celkových.
Předpokládáme, že tento trend potrvá přibližně do roku 2010.
Vzhledem k vysoké a stále rostoucí poptávce a klesajícím disponibilním zásobám
fosilních primárních energetických zdrojů, zejména ropy, je důležité pozorovat závislost
výkonu ekonomik jednotlivých států na spotřebě ropných zdrojů. V Evropské unii je tato
závislost odhadována někde na úrovni 98%. Tyto skutečnosti vytváří tlak na úsporné
zacházení s pohonnými hmotami a tudíž vytváří předpoklad pro využívání alternativních
a obnovitelných zdrojů.
Většímu využití vodíkového paliva brání především 3 technologické bariéry:
•
•
•
pro mobilní používání chybí uspokojivě vyřešený vysokotlaký skladovací akumulátor
chybějící infrastruktura
chybějící ekonomicky únosné technologie pro regenerační výrobu vodíku
Výše uvedené skutečnosti přisuzují vodíku možnost většího využití především
v budoucnosti. Díky vysoké účinnosti vodíkových článků však budou jednotlivé technologie
nadále rozvíjeny. Pokud půjde o technologie regenerativní povahy, je možné dosahovat
trvalého snižování emisí CO2.
Bílá kniha Komise Evropská dopravní politika pro r. 2010: čas rozhodnutí očekává
postupné zvyšování emisí CO2 až do roku 2010, přičemž hlavní část škodlivin je způsobena
silniční dopravou. Zajištění používání biopaliv v dopravě umožňuje širší aplikaci biomasy,
která zajistí rychlejší vývoj biopaliva v budoucnosti. Budou-li nová paliva využívána
ve velkém objemu, je potřeba zajistit jejich technické parametry podle požadavků
ekologických norem a s ohledem na zemědělské možnosti produkce. Za předpokladu
uskutečnění těchto podmínek se lze domnívat, že dojde k zachování nezbytných trendů trvale
udržitelného rozvoje venkova.
41
Rok
Biopaliva
Zemní plyn
Vodík
Celkem
2005
2
-
-
2
2010
6
2
-
8
2015
7
5
2
14
8
10
5
23
Tab. 5.8 -Plán podílu (%) alternativních paliv na spotřebě motorových paliv v EU
2020
Hlavním zdrojem obnovitelných paliv je biomasa, dále pak obnovitelná elektrická energie,
atmosférický a koncentrovaný oxid uhličitý. Biomasu lze transformovat na palivo pro dopravu
a pohon motorů prostřednictvím:
•
•
•
extrakcí biooleje (rostlinného) z olejnin (řepka, slunečnice, sója)
fermentací plodin bohatých na škrob a cukr nebo celulózových produktů s přeměnou
na alkohol, anaerobní fermentací organických materiálů na bioplyn
zplyňováním biomasy, čištění a využití získaného plynu
Německo Francie
715
357
Itálie
Rakousko
Dánsko
Velká
Británie
Španělsko
Švédsko
ČR
273
32
41
9
6
1
113
Tab. 5.9 - Produkce metylesterů mastných kyselin v Evropě v roce 2003 v tis. T
Fermentace plodin bohatých na škrob a cukr (přeměněných na etanol) se používá
především v Brazílii, Severní Americe a Kanadě. Anaerobní fermentace biomasy pro výrobu
bioplynu (Nizozemsko, Rakousko, Německo, Dánsko) využívá kombinace fermentačního
reaktoru s chovem hospodářských zvířat nebo s provozy na čištění komunálních odpadních
vod a zpracování komunálních odpadů.
Vlastnosti
Jednotka
Výhřevnost
kW * h *
obsah metanu
mN-3
% (VN)
celková síra
Hodnoty
>4
> 40
mg *
mN-3CH4
< 2 300
mg *
mN-3CH4
< 100
fluor
mg *
mN-3CH4
< 50
celkový chlor a fluor
mg * mN-3CH4
< 100
mN-3CH4
< 10
chlor
křemík
mg *
-3
pevné nečistoty (velikost částic < 1 mm * 10 )
mN-3CH4
mg *
< 30
Tab. 5.10 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor
42
Faktory ovlivňující kvalitu biopaliv
Faktory, které mají zásadní vliv na kvalitu biopaliv, lze rozdělit do tří fází:
Fáze I
- růst (druh kultury, odrůda, klimatické podmínky, stáří rostliny, hnojení, půda,
atmosferické vlivy apod.)
Fáze II
- sklizeň, úprava, zpracování (technologické procesy, fyzikálně-chemické vlastnosti
apod.)
Fáze III - energetické využití (vzájemná interakce mezi vlastnostmi biopaliv a spalovacím
zařízením)
Nejdůležitější tepelně-technickou vlastností je obsah hořlaviny. Objem hořlaviny společně
s balastem dané biomasy (součet obsahu popela a vody) představují v biomase značný podíl, snižují
spalné teplo, výhřevnost a užitnou hodnotu.
Biopalivo nebo směs
biopaliva a paliva
motorová nafta (MN)
Uhlík mc
Vodík mH
Kyslík mO
Síra mS
Výhřevnosti
(kg * kg-1)
(kg * kg-1)
(kg * kg-1)
(kg * kg-1)
(kg * kg-1)
(%)
0,8622
0,1360
0,0000
0,0018
43,228
100,00
metylester řepkového
0,7744
0,1217
0,10384
0,0000
37,667
87,13
oleje (FARME)
naturdiesel (nad 30%
0,8372
0,1359
0,0265
0,0003
42,106
97,40
(m/m) metylesterů
řepkového oleje)
směs 75% MN + 25%
41,838
96,78
FARME
směs 50% MN + 50%
40,448
93,57
FARME
Tab. 5.11 - Elementární složení a výhřevnosti motorové nafty, řepkových metylesterů a jejich směsí
Metylestery mastných kyselin
Už od začátku vývoje zážehových a vznětových motorů byly zvažovány možnosti
použití etanolu vyrobeného z biomasy jako pohonné hmoty v těchto motorech.
V meziválečném období byl etanol používán jako přídavek benzínu, přičemž jeho podíl
dosahoval až 20%.Od této praxe bylo ustoupeno po druhé světové válce, kdy výrazně klesly
ceny ropy. Snaha o využití biopaliv v současnosti tedy není nikterak nová a uvažovali o ní již
konstruktéři prvních spalovacích motorů.
V případě používání čistého řepkového oleje jako pohonné hmoty je nutné buď
přizpůsobit rostlinný olej motoru nebo naopak motor upravit tak, aby byl schopen provozu
s rostlinným olejem. V praxi se používají dva principy úpravy a to buď řešení se samostatnou
nádrží pro naftu a rostlinný olej, kdy start probíhá pomocí nafty a k pohonu rostlinným olejem
se přejde v okamžiku, kdy rostlinný olej dosáhne potřebné teploty. Druhou možností je řešení
s jednou nádrží, kdy je rostlinný olej elektricky předehříván před startem.
43
Dále je možné využívat metylestery mastných kyselin, pro které je důležité stanovit
jakostní parametry (tab. 7,16), v ČR je toto upraveno prostřednictvím ČSN 656507 a ČSN
656508. Protože jakost metylesterů mastných kyselin byla řešena i v jiných zemích, došlo
v rámci EU k přijetí jednotné evropské normy EN 14214, jejichž údaje jsou uvedeny
v následující tabulce. Normou ČSN 656508 byly zároveň zpřísněny jakostní parametry
pro směsné motorové nafty s přídavkem řepkových metylesterů.
Ukazatel jakosti
Jednotka
cetanové číslo
min.
obsah esteru
min.
% m/m
max.
-1
obsah síry
hustota
0
51
96,5
Zkušební metoda
EN ISO 5165
EN 14103
Mg.kg
10
Kg.m-3
860 až 900
EN ISO 3675
Mm .s
3,5 až 5,0
ISO 3104
2 -1
viskozita 40 C
2004
EN ISO 20 846
bod vzplanutí
min.
°C
120
EN ISO 2719
obsah nečistot
max.
Mg.kg-1
24
EN 12 662
obsah vody
max.
Mg/kg
500
EN ISO 12 937
CCT 10% dest.zbytku
max.
% m/m
0,3
EN ISO 10 370
popel sulfátový
max.
% m/m
0,02
ISO 3987
oxidační stabilita 110 C
min.
H
6
EN 14112
číslo kyselosti
max.
Mg KOH/g
0,5
EN 14104
jodové číslo
max.
Q J2/100g
120
EN 14111
max.
% m/m
12
EN 14103
0
metylester kyseliny linolenové
0
koroze na mědi 3 h/50 C
třída 1
obsah metanolu
max.
obsah
max.
% m/m
% m/m
0,2
EN ISO 2160
EN 14110
EN 14105
monoglyceridů
0,8
diglyceridů
0,2
triglyceridů
0,2
obsah volného glycerolu
max.
% m/m
0,02
EN 14106, EN 14105
celkový obsah glycerolu
max.
% m/m
0,25
EN 14105
obsah kovů I. skupiny (Na+K)
max.
-1
Mg.kg
5,0
EN 14108
obsah kovů II. skupiny (Ca+Mg)
max.
Mg.kg-1
5,0
EN 14109
obsah fosforu
max.
-1
Mg.kg
10,0
prEN 14538
teplota filtrovatelnosti
max.
°C
EN 116
třída B
0,0
třída D
(-10)
třída F
(-20)
Tab. 5.12 - Ukazatele jakosti paliva metylestery mastných kyselin podle normy jakosti ČSN EN 14214
44
Metylestery mastných kyselin dále vykazují tyto vlastnosti:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Afinita k vodě- lze minimalizovat vhodnými aditivy
Biologická rozložitelnost
Netoxicita
Materiálová snášenlivost- je agresivní vůči pryžovým hadicím, těsněním a nátěrům,
nicméně tyto problémy lze uspokojivě řešit
Vliv na mazací oleje- jsou používány speciální motorové oleje a je požadována kratší
doba její výměny
Cetanové číslo- je větší než u motorové nafty
Mazivost- je vyšší než u motorové nafty
Spotřeba- je vyšší oproti motorové naftě o cca 6-10% z důvodu rozdílných hustot
a výhřevností
Emise- oproti motorové naftě má přibližně poloviční kouřivost a až na NOx vykazuje
nižší měrné emise než motorová nafta o cca 10-20%.
5.4 BIOETANOL
Technologický proces výroby bioetanolu znázorňuje blokové schéma.
Využití bioetanolu ve vznětových motorech
Bioetanol není vhodným palivem do vznětových motorů. Oproti motorové naftě má
o 35 procent nižší výhřevnost a tedy vyšší spotřebu v motorech. Daleko lepší jako alternativní
palivo pro vznětové motory je proto řepkový metylester MEŘO. Přesto jsou známé i případy
použití bioetanolu jako paliva pro vznětové motory. Hlavním důvodem využití bioetanolu
ve vznětových motorech je příznivé složení emisí z jeho hoření (především nízká kouřivost).
Bioetanol lze též použít k výrobě etylesteru řepkového oleje EEŘO. Tento výrobek je oproti
metylesteru vyroben jen z přírodních obnovitelných surovin.
Využití bioetanolu v zahraničí
Bioetanol se nepoužívá přímo jako palivo do automobilových motorů, ale jen jako
menšinová část směsných paliv.
Jedině v Brasilii se bioetanol používá jako většinová složka směsného paliva
pro upravené zážehové motory. Směsné palivo s většinovou složkou bioetanolu je vhodným
palivem pro oblasti s požadavky na vysokou čistotu provozu mobilních energetických
systémů a dopravních prostředků (přírodní rezervace, ochranná pásma vod a městské
aglomerace). Brazilská vláda v roce 1994 zdanila vývoz cukru, aby zvýhodnila domácí
výrobu bioetanolu a tím dala impuls ke zvýšení výroby motorových paliv s příměsemi
bioetanolu. Používaná paliva v Brasilii jsou:
• alkoholické (95 % bioetanolu o lihovitosti 96 % a 5 % automobilového benzínu)
• směsné benzínové palivo (22 % bezvodého bioetanolu a 78 % automobilového benzínu)
• směs MEG (33 % metanolu, 60 % bioetanolu a 7 % automobilového benzínu)
45
Ve Francii používají bioetanol ve směsných palivech do vznětových motorů
pro autobusy městské dopravy. Motor je z toho důvodu konstrukčně upraven a opatřen
katalyzátorem. Toto směsné palivo má přibližně o 25 procent nižší cenu než motorová nafta
(důsledek daňového osvobození bioetanolu), ale také o 84 procent vyšší spotřebu vztaženou
na stejný energetický obsah měrné jednotky paliva. 1 litr motorové nafty odpovídá přibližně
1,84 litru směsného paliva s bioetanolem. Toto směsné palivo se skládá z bioetanolu jehož
obsah tvoří maximálně 90 procent směsi, urychlovače zapalování AVOCET (této složky
ve jsou ve směsi 4 procenta) a zbytek tvoří vyšší alkoholy jako denaturační přísady.
Provozní zkoušky v městských autobusech ve Švédsku dospěly k obdobným výsledkům.
Používání takovýchto směsných paliv s většinovým obsahem bioetanolu je z paliv
do vznětových motorů (motorová nafta, bionafta) nepříznivější k životnímu prostředí. Provoz
je ovšem nejdražší.
V roce 1994 se francouzském městě Tours používalo pro pohon vznětových motorů
v městské dopravě toto směsné palivo s bioetanolem:
•
•
•
•
•
87,6 % bioetanol (95 %)
4,7 % vody vázané v bioetanolu
3,5 % butanol
0,4 % isopropanol
3,8 % AVOCET (80 % nitroester, 18 metanol, 2 % antikorozivní a jiné přísady
Jak již bylo uvedeno 1 l motorové nafty je nahraditelný 1,84 l tohoto směsného paliva.
Cena motorové nafty byla v roce 1994 4 franky za jeden litr. Cena bioetanolové směsi byla
3,07 franků za jeden litr. Vozidla používající toto biopalivo mají upravené čerpadlo a jsou
opatřeny katalyzátorem výfukových plynů.
Ve švédském Stockholmu se ve stejné době používalo obdobné směsné palivo. Jehož
složení je:
• 95,2 % bioetanol
• 2,0 % denaturační přísady na bázi alkoholů
• 2,8 % AVOCET
Motor má taktéž upravené vstřikovací čerpadlo a vozidlo je vybaveno třícestným
katalyzátorem SAAB – SCANIA DSI 11 E (184 kW).
Cena bioetanolu
Výrobní náklady bioetanolu jsou zejména závislé na ceně a druhu vstupní suroviny
a na možnostech komerčního využití vzniklých vedlejších produktů. Tyto vedlejší produkty
jsou dány druhem vstupních surovin a použitou výrobní technologií. Studie
konkurenceschopnosti bioetanolu v Evropské unii ukázala, že výnosy z vedlejších produktů
dokáží pokrýt až čtvrtinu výrobních nákladů. Tím se mohou ve značné míře podílet
na zvýšení hospodárnosti výroby bioetanolu.
46
Cena bioetanolu v České republice
Všechny velké průmyslové lihovary v České republice (85% výroby kvasného lihu) jsou
technologicky vázány na vstupní surovinu, kterou je melasa. Při jejím zpracovávání vzniká
jako vedlejší produkt zahuštěné melasové výpalky. Tyto výpalky jsou registrovány jako
organické hnojivo. Prodej tohoto hnojiva však neuhradí ani náklady nutné na samotné
zahuštění výpalků. Následující výpočet průměrné ceny bioetanolu je zjednodušenou kalkulací
výrobních nákladů bioetanolu v roce 2001. V roce 2001 byla průměrná nákupní cena melasy
3 200 Kč za jednu tunu.. Limitujícími faktory ovlivňujícími cenu bioetanolu jsou:
•
•
•
•
•
ceny vstupní suroviny
množství spotřebované energie
uskutečněný objem výroby
fixní náklady na rok, které jsou v jednotlivých lihovarech velmi odlišné, v tabulce
5.13 je uveden jejich aritmetický průměr
použitá výrobní technologie
V následují tabulce je uveden procentuální podíl cen jednotlivých složek potřebných
k výrobě 1 m3 bezvodého bioetanolu při plném vytížení výrobní linky. Téměř polovinu
výrobních nákladů tvoří nákupní cena melasy. Energie potřebná k destilaci a roční fixní
náklady se podílejí dalšími 20 procenty. Na výrobu tohoto množství bioetanolu je třeba 3,26 t
melasy.
Výrobní složky
melasa
plyn
pomocný materiál
elektrická energie
voda
odbytové náklady
fixní náklady
výrobní náklady celkem
zisk
výsledná cena
Cena
Kč
10,43
4,56
0,1
0,11
0,23
0,34
4,37
20,14
2,03
22,17
Podíl
%
47,08
20,57
0,45
0,5
1,04
1,53
19,74
90,91
9,16
100
Tab 5.13– výrobní náklady na 1 litru bezvodého bioetanolu
47
Surovina
Obiloviny, škrob,
Vlhké mlynářské produkty
Říční voda
Pára
Recyklační
výpalky
Přídavky
Zrno
Mouka
Suché mletí
Zkapalnění
A zcukernatění
Zcukernatěný substrát (rmut)
vzduch
fermentace
CO provozovna
Zápara (alkoholový rmut)
pára
destilace
Alkoholový produkt
Kondenzovaná pára
(recyklovatelná)
Usazenina
(recyklovatelná)
Celé výpalky
dekantace
Dekantační koláč
Řídké (zředěné) výpalky)
pára
vypařování
Kondenzovaná pára
(recyklovatelná)
Kondenzované výpary
(recyklovatelné)
Koncentrované výpalky
pára
sušení
Kondenzovaná pára
(recyklovaná)
Výpary
DDGS
Destilační usušené zrnové substance
Obr. 5.1 - Blokové schéma výroby bioetanolu z obilovin (zdroj: Vogel-busch)
48
5.5 BIOETANOL - OXIGENÁT BA
Bioetanol se nepoužívá přímo jako palivo do zážehových motorů, ale používá se jako
oxigenát do stávajících automobilových benzínů. Důvodem je snaha snížit hodnoty
škodlivých látek ve výfukových emisích. Přídavkem oxigenátů (bioetanol, MTBE, ETBE) se
snižuje především obsah oxidu uhelnatého CO a uhlovodíků v emisích. Vysoké oktanové
číslo oxigenátů umožňuje omezit obsah škodlivých aromátů a sloučenin olova
v automobilovém benzínu.
V Evropě i v USA roste v posledních letech snaha legislativně zakotvit určité množství
oxigenátů (látka obsahující kyslík, která je vhodnou komponentou do motorových paliv,
bioetanol) do automobilových benzínů.
Za optimální a zároveň maximální obsah kyslíku v automobilovém benzínu se považuje
2,7 hmotnostního procenta. ). V USA tomu odpovídá přibližně 7,7 procent objemu bioetanolu
a 15 procent objemu MTBE (oxigenát připravovaný reakcí metanolu a izobutylenu
na metyltercbutyléter. V emisích těchto paliv dochází k poklesu obsahu CO o 13 %
a uhlovodíků o 7 – 10 % ve výfukových plynech. Při používání těchto paliv je požadavkem
jen zabudování katalyzátorů.
V Evropě je možnost používání oxigenátů pro bezolovnatý benzín definována
Evropskou normou EN 228 Automotive fuels – Unleaded petrol – Reqirements and test
metods. Tato norma definuje maximální obsah kyslíku na 2,7 % (objemového) a objemová
procenta povolených oxigenátů v automobilových benzínech.
Použití oxigenátů pro bezolovnatý benzín je v Evropské unii definováno normou
EN 228 Automotive fuels – Unleaded petrol – Reqirements and test metods. Tato norma
definuje maximální obsah kyslíku 2,7 procenta (m/m) a objemová procenta povolených
oxigenátů (V/V). Česká republika tuto normu plně převzala jako Česko technickou
normu 65 6505 Motorová paliva – Bezolovnaté automobilové benziny-Technické požadavky
a metody zkoušení.
Obsah oxigenát
% (V/V)
Metanol
3
Etanol (kvasný líh)
5
Iso-propylalkohol
10
Iso-butylalkohol
10
Terc-butylalkohol
7
Étery (5 a více atomy uhlíku)
15
Ostatní oxigenáty
10
Tab. 5.14 - Povolený obsah oxigenátů v automobilových benzínech
49
Vlastnosti oxigenátů
Nejrozšířenějším oxigenátem je MTBE, který je připravovaný rekcí metanolu
a izobutylenu na metyltercbutyléter. Přídavek této látky (s vyšším oktanovým číslem)
umožňuje formulaci bezolovnatého automobilového benzínu.
V následujících tabulkách jsou přehledně uvedeny základní vlastnosti motorových paliv
a oxigenátů.
Hustota energie
Palivo nebo složka
paliva
Výhřevnost
Hustota
MJ.kg-1
kg.I-1
(MJ.I-1)
(%)
Benzin
43,30
0,750 (15ºC)
32,48
100
Bioetanol
26,87
0,791 (20ºC)
21,25
65,42
ETBE
36,39
0,742
27,00
83,13
MTBE
35,27
0,740
26,10
80,36
Tab. 5.15- Výhřevnosti a hustota energie pro benzin, bioetanol, etyl-terc-butyléter (ETBE)
a metyl-terc-butyléter (MTBE)
Výhřevnost
Biopalivo nebo směs
biopaliva a
paliva
Uhlík mc
Vodík mH
Kyslík mO
Síra mS
(kg.kg-1)
(kg.kg-1)
(kg.kg-1)
(kg.kg-1)
(MJ.kg-1)
(%)
Motorová nafta (MN)
0,8622
0,1360
0,0000
0,0018
43,228
100
Metylester řepkového
oleje (FARME)
0,7744
0,1217
0,10384
0,0000
37,667
87,13
Naturdiesel (nad 30%
(m/m) metylesterů
řepkového oleje)
0,8372
0,1359
0,0265
0,0003
42,106
97,40
-
-
-
-
41,838
96,78
-
-
-
-
40,448
93,57
-
-
-
-
39,057
90,35
Směs 75% MN
+25%FARME
Směs 50% MN
+50% FARME
Směs 25% MN
+75%FARME
Tab. 5.16 - Elementární složení a výhřevnosti motorové nafty, řepkových metylesterů a jejich směsi
50
Étery jsou uhlovodíkové sloučeniny obsahující kyslík, v nichž je jedna skupina CH2
nahrazena atomem kyslíku. Vyznačují se mimo jiné vysokým oktanovým číslem.
To umožňuje používat tyto étery k namíchání vysoce oktanového motorového benzínu.
K tomu je v současné době využíván především MTBE, který je nákladově nejvýhodnější,
což je způsobeno tím, že se vyrábí společně s ropou v rafinerii. Je možné ho zaměnit
za ETBE, který je získáván podobným způsobem, jen metanol je nahrazen etanolem. ETBE
(etyltercbutyléter) se připravuje reakcí bioetanolu s izobutylénem. Vlastnosti má obdobné
jako MTBE, má ale nižší tenzi par a o něco vyšší výhřevnost než MTBE. Oktanová čísla jsou
zhruba stejná. Bod varu má ETBE o málo vyšší než MTBE.
Podle výsledků většiny studií jsou emise motorového benzínu s přídavkem ETBE
minimálně srovnatelné jako s MTBE. Zkušenosti z Francie ukazují, že s nasazením této
pohonné hmoty v praxi by neměly být větší problémy. Náklady na výrobu ETBE jsou vyšší
než u MTBE a činí cca 51 EUR na jednu tunu.
5.6 EMISNÍ CHARAKTERISTIKY BIOPALIV
Jak zdůrazňuje IEA (2004), biopaliva v dopravě mohou přispět řadou pozitiv, především
snížením závislosti na fosilních palivech, snížením emisí skleníkových plynů a ostatních
emisí, menší množství odpadů a v neposlední řadě podporují zemědělské aktivity.
Podívejme se blíže na emise skleníkových plynů. Zaměříme-li se na dvě nejrozšířenější
paliva – etanol a bionaftu –, je pokles emisí CO2 významný. Nejvýznamnější snížení těchto
emisí je především u etanolu z cukrové řepy a z celulózové biomasy (viz. následující graf).
Graf 5.1- Rozsah očekávaného snížení skleníkových plynů z biopaliv
Poznámka: Čísla ukazují snížení CO2-ekvivalentu skleníkových plynů „well-to-wheels“1 na kilometr z různých
biopaliv. Etanol je srovnáván s benzínovými vozidly a bionafta s naftovými. Míchání biopaliv vede
k proporcionálním snížením emisí, takže např. 10% namíchání biopaliva přinese 10% snížení emisí skleníkových
plynů.
Zdroj: IEA 2004, str. 13
Snížení však dochází také u emisí CO, SO2 a pevných částic (PM). Biopaliva jsou také
obecně méně toxická než konvenční paliva. U některých emisí však může dojít k jejich
nárůstu, především u emisí HC (uhlovodíků, tj. prekursorů fotogenického smogu) a aldehydů.
1
Započítán je celý životní cyklus paliva.
51
5.6.1 BIOPALIVA NA BÁZI METYLESTERŮ
V EU se metylestery přimíchávají do nafty od roku 1992. Vyrábí se z řepkového
nebo slunečnicového oleje. Jednotlivé členské státy se však liší poměrem míšení, který variuje
mezi 2 – 30 %. Zkušenosti s přimícháváním mají především Rakousko, Německo, Belgie,
Francie (palivo DIESTER), Švédsko (palivo Agrol Agro Light), Maďarsko a Itálie.
Ve Francii se metylester ředí v 6 rafinériích, a to 5 % (produkce 250 tis. t/rok) a 30 %
(Ecodiesel). V Itálii k ředění dochází v dopravních skladištích (transit storages) a ředící poměr
je 5 % (produkce 15 tis. t/rok). V Dánsku se metylester ředí ve 2 rafinériích.
Země
Výrobní kapacita
(tis. tun)
Německo
1088
Francie
502
Itálie
419
Rakousko
100
Španělsko
70
Dánsko
44
Velká Británie
15
Švédsko
8
Celkem
2246
Tab. 5.17 - Odhadovaná produkční kapacita výroby bionafty v EU-15, 2004
Zdroj: webové stránky EBB (European Biodiesel Board)
Spotřeba bionafty v EU poměrně rychle narůstá. Vývoj mezi roky 1998 a 2002
zachycuje následující graf.
Graf 5.2 - Vývoj prodeje bionafty v EU-15 (1998 – 2002)
Zdroj: webové stránky EBB (European Biodiesel Board)
Metylestery využívají také USA (vyrábí se ze sóji a částečně také z kanoly), a to zředěné
s naftou v poměru 20 %. S metylestery se setkáme také v Jižní Asii (výroba z palmového
a kokosového oleje).
52
V ČR se od 90. let vyrábí metyl ester řepkového oleje - MEŘO, který se prodává jako
směs 31 % MEŘO s motorovou naftou (bionafta) pod obchodními názvy SETA diesel, Natur
Diesel ND21N, Biopal 22.
Výhody čistého (100 %) MEŘO:
•
•
•
•
•
není třeba konstrukčních změn motoru
neomezená mísitelnost s motorovou naftou
méně zatěžuje životní prostředí (oproti motorové naftě snížení emisí PM na 83 %,
HC na 78 %, sazí na 48 %, CO2 na 20 % a SO2 na 1%)
nižší obsah polycyklických aromátů
lepší mazivostní vlastnosti paliva (1% esterů může vést až k 30% zvýšení
mazivosti, viz. IEA 2004).
Nevýhody čistého (100 %) MEŘO:
•
•
•
•
•
•
•
•
mírně vyšší emise NOx oproti motorové naftě (možnost eliminace seřízením
motoru)
zředí motorový olej, je tedy nutno zvýšit intervaly výměny oleje
nutnost vyčistit palivový systém od vody a pravidelně jej kontrolovat
nižší bod tuhnutí MEŘO způsobuje problémy se starty již při + 5oC (odstraněno
v II. generaci MEŘO)
při teplotě méně než 0oC mohou být špatné starty, problémy s dopravou paliva
z nádrže (v zimě proto nutnost přidání aditiv)
typický zápach spalin (zápach ze smažení hranolků)
dle některých studií dochází k 2 % poklesu výkonu motoru a ku 3 % nárůstu
spotřeby
emise N2O během kultivace řepky (není prokazatelně potvrzeno).
Dopady bionafty na životní prostředí
Fyzické a chemické vlastnosti bionafty jsou podobné vlastnostem motorové nafty.
Výhodou bionafty je však výrazně nižší toxicita, biodegradabilita, prakticky žádné emise síry
a vyšší cetanové číslo. I když se emise mění dle motoru a kvality paliva, studie EPA (viz. IEA
2004, str. 116) také ukázala, že s výjimkou NOx vykazuje 100% bionafta nebo ředěná
bionafta významné snížení emisí, které se snižuje skoro lineárně s narůstající mírou ředění.
53
Graf 5.3 - Snížení emisí s rostoucí mírou ředění bionafty (Zdroj: IEA, 2004)
Podobné závěry plynou i z dalších studií. Např. dle studie NREL (2003) vyplývá,
že molekulární struktura bionafty může mít významný dopad na emise tohoto paliva.
Pro palivo se 100% podílem rostlinné či živočišné složky platilo, že emise NOx rostly
s rostoucí hustotou paliva nebo iodinového čísla nebo s poklesem cetanového čísla paliva.
Zajímavé bylo, že množství emisí PM zůstalo konstantní. Studie NREL (2003) ukázala také
výrobní možnosti, jak snížit emise NOx ze spalování bionafty. Ve stejné studii (NREL 2003)
najdeme také srovnání emisí NOx a PM pro biopalivo na bázi metylesterů z různých
přírodních surovin, jak je zachycuje následující tabulka.
NOx
PM
(g/bhp-h)
(g/bhp-h)
4,586
0,263
Nafta
4,709
0,229
B20 LFFA PO
4,51
0,236
B20 nejedlý lůj
4,663
0,0685
vepřové sádlo
4,691
0,0665
nejedlý lůj
4,647
0,0697
Lůj
4,809
0,0682
LFFA PO
4,734
0,0576
HFFA PO
* LFFA PO - potravinářský olej s menším počtem uvolněných mastných kyselin
* HFFA PO - potravinářský olej s velkým počtem uvolněných mastných kyselin
* bhp-h je brake-horsepower hour
Tab. 5.18 - Porovnání emisí bionafty z různých přírodních surovin
Zdroj: NREL (2003)
Také studie (Munack et al., 2003) na motoru Mercedes Benz 4,2 l potvrzuje tyto závěry:
• emise CO a HC jsou u MEŘA výrazně nižší než u motorové nafty
• emise NOx jsou vyšší
• emise PM jsou zhruba stejné.
54
Podíváme-li se na srovnání emisí nafty a bionafty dle celého životního cyklu (LCA),
vykazuje bionafta výrazně nižší množství emisí s výjimkou NOx. V následující tabulce jsou
zachyceny výsledky studie, která byla provedena ve Velké Británii.
Emise během životního cyklu
Skleníkové plyny
g/km
CO2
g/km
SOx
Mg/km
NOx
Mg/km
VOC
Mg/km
CO
Mg/km
Nafta
278
211
287
1195
551
919
Bionafta
125
66
56
1586
283
1124
Tab. 5.19 - Srovnání emisí nafty a bionafty během LCA
Zdroj: BABFO: Emissions from Liquid Biofuels, 2000
5.6.2 BIOPALIVA NA BÁZI ALKOHOLŮ
Paliva na bázi alkoholu jsou v současnosti na světě z biopaliv nejvyužívanější, největší
podíl těchto paliv mají v Brazílii a USA. V Brazílii využívají především bioetanol z cukrové
řepy, v USA z kukuřice. V Evropě (Francie a Itálie) převažuje jeho výroba z pšenice
a cukrové řepy. Nízká míra ředění etanolu (5 % a 10 %) je běžná v USA, Kanadě, Austrálii
a některých evropských zemích. V Brazílii se od roku 1994 ředí až 20 – 25 %, zvláště
upravená vozidla zde mohou jezdit na čistý etanol.
Etanol a metanol se mohou využívat pro zážehové motory přímo, nebo po přepracování
jako MTBE (metyl-terc-butyl-éter), příp. ETBE (etyl-terc-butyl-éter). MTBE a ETBE fungují
jako antidetonační činidlo (zvyšují oktanové číslo benzinu) a oxidační činidlo (obsahují
kyslík). Obecně je však etanol horší než ETBE díky jeho těkavosti a rozpustnosti ve vodě.
Potenciál výroby ETBE je v evropských zemích (situace k červnu 2004):
Francie
– 3 jednotky (210 tis. t/rok)
Španělsko
– 2 jednotky (100 tis. t/rok)
Velká Británie – potenciálně (110 tis. t/rok)
Belgie
– potenciálně (230 tis. t/rok).
ČR - výroba ověřena v rafinérii v Kralupech nad Vltavou.
Výhody alkoholů jako motorového paliva:
Přídavek 10-15 % alkoholů k autobenzínu sníží emise:
(dle http://stary.biom.cz/clen/jk/a_etanol.html):
• oxidů uhlíku o 20-25%,
• uhlovodíků o 10-15%,
• benzenu o 20-30%,
• oxidů dusíku o 5%.
Při vyšších podílech etanolu roste účinnost katalyzátoru až k 99 % (NREL, 2002).
Tentýž zdroj dále uvádí nejednoznačné výsledky testů emisí formaldehydu – u čtyř
testovaných vozidel pozitivní vztah, u dvou negativní vztah, obecně pak u E85 platí, že emise
aldehydů jsou vyšší, zatímco emise 1,3-butadienu a benzenu jsou nižší než u reformulovaného
benzínu.
55
Výhody a nevýhody bioetanolu ředěného do automobilového benzínu shrnuje
následující tabulka.
Výhody
Vysoký obsah kyslíku (v reformulovaném
automobilové benzínu požadováno 2% kyslíku)
Vysoké výparné teplo (lepší plnění motoru)
Nevýhody
Nízká výhřevnost
Vysoké výparné teplo (horší startovatelnost v zimě)
Nízká oxidační stabilita, je nutné přidávat antioxydant
Zvyšuje tlak par automobilového benzínu. Afinita
k vodě.
Vyžaduje kosolventy, suché prostředí.
Vysoká korozívnost, interakce s běžnými plastickými
hmotami.
Vyžaduje vybalancování i-oktany
Snižuje emise NOx (některé studie). Nižší celková
Zvyšuje emise NOx (některé studie), těkavých
tvorba skleníkových plynů
uhlovodíků, aldehydů a tvorbu ozónu
Negativní vliv na motorový olej
Vyžaduje úpravy v konstrukci vozidel
Směsi nelze dlouhodobě skladovat
Nižší emise a spotřeba energií v rafinériích
Nebezpečí náhlého vyplavení nečistot z motoru a jeho
poškození při prvním použití.
Dobře biologicky rozložitelný
Pohybuje se v podzemí rychleji než MTBE a je hůře
identifikovatelný
Umožňuje použít produkty horší kvality, nevhodné pro Dodatečné emise a spotřeba energií v lihovarech.
potravinářské účely
Většina těchto závodů v USA nesplňuje emisní limity.
Efektivní využití odpadní celulózy
Geneticky modifikované bakterie pro přeměnu
celulózy mohou být nebezpečné pro životní prostředí
Tab. 5.20: Vlastnosti bioetanolu jako komponenty automobilového benzínu
Zdroj: ČAPPO, 2004
Nutnost úpravy vozidel spočívá ve faktu, že alkohol poškozuje některé typy plastů,
gumy a urychluje korozi takových materiálů jako hliník, zinek a olovo. Výsledkem může být
poškození komponent jako vstřikovač paliva a regulátorů tlaku paliva (IEA 2004). Korozivní
efekt se zvyšuje s rostoucí koncentrací alkoholu. Tyto problémy mohou být řešeny použitím
kompatibilních materiálů jako je teflon nebo některé elastomery. Korozi materiálů lze předejít
použitím nerezavějící oceli.
Nicméně v literatuře panuje široký konsenzus (viz. např. IEA 2004, str. 102),
že prakticky všechny současné modely benzínových vozidel jsou plně kompatibilní k ředění
etanolem do 10 % (E10) a nevyžadují žádné další úpravy. Nad 10 % jsou však nutné úpravy.
Dopady alkoholů jako paliv na životní prostředí
Dle IEA (2004) nízká míra ředění etanolem vede ke změně emisí NOx mezi poklesem
o 10 % až nárůstem o 5 % oproti čistému benzínu. Pokud však vezmeme v úvahu celý životní
cyklus, je podíl NOx výrazně vyšší díky umělým hnojivům používaným při produkci zdroje
bioenergie.
Emise nejtoxičtějších vzdušných polutantů díky přimíchání etanolu poklesne, především
emise benzenu, 1,3-butadienu, toluene a xylenu. Naopak emise acetaldehydu, formaldehydu
a poroxyacetyl nitrátu (PAN) se zvýší. Formaldehyd a acetaldehyd nejsou přítomny v palivu,
vznikají až v sekundárním procesu díky chemickým reakcím v atmosféře. PAN, který dráždí
oči a je nebezpečný rostlinám, také vzniká díky atmosférické transformaci, a tak jeho
množství, které vznikne, závisí na počasí.
56
Celkově jsou však emisní dopady ředěného benzínu alkoholem nižší než u neředěného.
Srovnání dopadů různé míry koncentrace etanolu ukazuje následující tabulka.
Polutant
E10
E95
E10
E95
CO2
CO
VOCs
Částice
NOx
SOx
289368
2311
419
0
440
45
16672
1867
176
0
220
4
-6 %
-5 %
0%
-95 %
-23 %
-58 %
0%
-18 %
-50 %
-93 %
Tab. 5.21 - Emise z ředění benzínu etanolem na mld. vozomílí
Zdroj: BABFO, 2000
Dle výsledků výzkumu, který provedl Ústav pro výzkum motorových vozidel, s.r.o.
v roce 2003 na motoru osobního vozidla Škoda Fabia 1,4 l s výkonem 50 kW zůstaly
výkonové parametry motoru i při 30% koncentraci bioetanolu v automobilovém benzínu
prakticky nezměněny, složky emisí vykazují v průměru mírné snížení, pouze spotřeba paliva
doznala mírného zvýšení, v průměru max. do 5 %.
Dle zkušeností z Brazílie také s přibývající koncentrací etanolu v palivu klesají emise
CO a HC, u emisí NOx tato závislost neexistuje, stejně jako u aldehydů (viz. následující
tabulka).
emise benzín 100 % = 100
E100 hydratovaný
E95
E22
E12
E60M33G7
CO
29
36
50
81
28
HC
71
79
87
96
64
NOx
86
86
120
92
97
Aldehydy
1000
360
540
Tab. 5.22 - Relativní emise z Brazilského programu zavádění etanolu jako paliva
Pozn.: E=etanol, M=metanol, G=benzín
Zdroj: NREL (2002)
57
5.6.3 SROVNÁNÍ PALIV NA BÁZI METYLESTERŮ A ALKOHOLŮ
Technické vlastnosti
Výhřevnost:
Benzin má výhřevnost 43 GJ na tunu, nafta 42,5, MEŘO 37,1 a bioetanol 27,8 GJ/t. 1 tuna
MEŘO tedy nahradí 0,873 tuny motorové nafty, 1 tuna bioetanolu nahradí 0,647 tuny
motorového benzinu.
Kyslík váh. %
Hustota kg.l-1
výhřevnost
MJ.kg-1
výhřevnost
MJ.l-1
okt.č.MON1)
okt.č.RON2)
cetan.č.CN
OBSAH
BIOETANOLU
(%)
Řepkový olej
MEŘO
EEŘO3)
Moto
-rová
nafta
15,7
0,74
36,0
Autobenzin
olovnatý
0,76
42,7
11,4
0,91
37,6
11,4
0,88
37,2
10,9
0,88
37,4
0,82
42,5
24,1
26,6
32,5
34,2
32,7
32,9
34,9
<10
101
115
-
102
118
-
85
95
-
42
54
58
52
0
0
45
-
0
0
15,8
0
Etanol
Metanol
MTBE
ETBE
34,7
0,79
29,4
49,9
0,79
21,3
18,2
0,74
32,5
23,2
16,8
97
117
99
115
<10
100
Tab. 5.23 - Parametry etanolu a jiných látek v oboru tekutých paliv
Poznámka:
Zdroj: VUZT, 2000
1)
MON - Motor Octane Numer, 2) RON - Research Octane Number, 3) EEŘO - etylester řepkového oleje,
obdoba známějšího MEŘO - metylesteru řepkového eleje
Emise
Přehled emisí jednotlivých substitutů benzínu ve srovnání s benzínem udává následující
tabulka.
Emise
Skleníkové plyny4
Z benzínu
MTBE
Ano
Vodní páry
Ano
CO2 5
Ano
CO
Ano
NOx
Ano
N2O 6
Těkavé organ. slouč.8
Ano
Metan
Ano
Etan
Nekovové organické sloučeniny
Ne
Metanol
Ne
Etanol
Ano
Formaldehyd
Ano
Acetaldehyd
Ano
Oxidy síry 9
Více
Méně
Méně
Stejně
Pevné částice 10
Ano
1
Z náhražek benzínu, v porovnání k benzínu
Etanol 2
LPG
CNG
M-85
Elektrická
energie3
Více
Více
Více
Více
Méně
a
Méně
Méně
Méně
Méně
Stejně/méně
Méně
Méně Stejně
Méně
7
a
Více/stejně
Stejně Stejně Stejně
a
a
a
a
a
a
Stejně
Stejně
Stejně
Stejně
Více
Stejně
Více
Stejně
Stejně
Stejně
Méně
Méně
Více
Ne
Více
Méně
Méně
Ne
Více
Více
Více
Méně
Ne
Ne
Stejně
Méně
Ne
Ne
Ne
Stejně
Stejně
Ne
Více
Ne
Více
Stejně
Méně
Ne
Ne
Méně
Méně
Více
Méně
Méně
Méně
Ne
Ne
Více
Tab.5.24 - Emise celkového palivového cyklu z benzínu a z jeho náhražek
Zdroj: EIA (1994)
58
Poznámky:
a) Výsledky nejsou jisté, protože se emise velmi liší v závislosti na vztlaku motoru, teplotě a poměru
palivo/kyslík.
1) Ředěný s benzínem.
2) Včetně etanolu ředěného benzínem (gasohol) a etanolem jako E-85.
3) Životní cyklus emisí z elektrických vozidel závisí na využití zdroje energie. Tyto projekce předpokládají, že
zdroje energie je především uhlí, jak je tomu nyní ve více než polovině elektráren v USA:
4) Dopady skleníkových plynů vysoce závisí na zdroji energie využitého pro produkci paliva.
5) Emise CO2 se výrazně mění. V některých případech mohou být dokonce vyšší nebo nižší než benzín, závisí
na zdroji energie a metodě produkce paliva.
6) N2O nejsou přímo skleníkovými plyny, ale přispívají k němu díky tvorbě troposférického ozonu.
7) Více je pro rozstříkávaný gasohol s vyšším Reidovým tlakem par; rovno pro gasohol s kontrolovaným
Reidovým tlakem par (ne rozstříkávaný) a pro E-85/E-100.
8) Metan a etan jsou dvě z těkavých organických sloučenin. Jiné, jako uhlovodíky z neshořeného paliva
a částečného hoření, zde nejsou uvedeny.
9) Tato kategorie obsahuje sulfony.
10) Většina emisí pevných částic v dopravě je emitována z naftových motorů.
Srovnání emisí z bionafty a bioetanolu ukazují výsledky studie pro Evropskou komisi.
Ty dokumentují výrazně nižší emise bionafty.
Technologie
Biodiesel z řepkového oleje
Bioetanol z pšenice
Parametr
Hodnota
Emise CO2 (kg/TJ)
32 084
Emise SO2 (kg/TJ)
140,4
Emise NOx (kg/TJ)
Emise PM (kg/TJ)
Emise VOC (kg / TJ)
150,3
21,2
159,6
Emise CO2 (kg/TJ)
49905
Emise SO2 (kg/TJ)
148
Emise NOx (kg/TJ)
170,4
Emise PM (kg/TJ)
16,1
Emise VOCs (kg / TJ)
279,2
Tab. 5.25 - Srovnání emisí bionafty z řepky a bioetanolu z pšenice
Zdroj: NTB-Nett Phase I Interim and Final Reports, 1995,
web: http://europa.eu.int/comm/energy_transport/atlas/htmlu/lbtech2.html
59
IFEU (2004) pak udává následující emise u různých typů paliv (viz. tab. 5.26).
Ve srovnání emisí etanol a bionafta vychází lépe (s výjimkou CH4) bionafta.
Vlastnosti paliv
Spotřeba paliv
Emise skleníkových plynů
CO2*
LHV
Hustota
N2O
CH4
Celkem
MJ/k
Kg/litr
MJ/100
Benzín
43,2
0,745
188,95
5,87
138,6
0,4
0,5
139,55
CNG
45,1
192,85
5,99
108,4
1,7
0,5
110,65
Bioplyn
47,0
195,85
5,99
108,4
1,7
0,5
110,65
Vodík
120,1
167,50
5,20
0,00
0,0
0,5
0,50
litrů/100 km ekviv.
g CO2 ekvivalent / km
benzinu
Vozidla se spalovacím motorem, palivo neředěné
Vozidla se spalovacím motorem, ředěný benzín
Ethanol
26,8
0,794
190,0
5,90
139,3
0,4
0,5
140,2
Methanol
19,9
0,793
190,0
5,90
139,3
0,4
0,5
140,2
ETBE 5
36,05
0,742
190,0
5,90
139,3
0,4
0,5
140,2
MTBE5
35,19
0,740
190,0
5,90
139,3
0,4
0,5
140,2
Vozidla s naftovým motorem a filtry na částice z nafty
Nafta
43,1
0,832
179,5
5,58
131,4
0,2
1,6
133,2
Bionafta
36,8
0,890
179,7
5,58
137,0
0,2
1,6
138,8
137,0
0,2
1,6
138,8
36,0
0,922
79,7
5,58
Rostlinný
* biologické emise CO2 byly ohodnoceny jako 0 v bilanci
Tab. 5.26 - Srovnání dopadů skleníkových plynů
Zdroj: IFEU 2004
Ostatní dopady na životní prostředí
Ostatní dopady na životní prostředí závisí na tom, jak jsou bio-zdroje pro biopaliva
produkovány, a na jejich užití. Čistý zisk pro životní prostředí je, pokud jsou biopaliva
vyráběna z odpadních produktů (jak bionafta, tak bioetanol mohou být z odpadů
vyprodukovány, především ze zbytků úrody, oleje na smažení a komunálního odpadu). Další
dopady závisí na alternativním využití půdy, např. zda jsou pěstovány takové plodiny, které
nevyžadují dodatečná hnojiva a pesticidy oproti původním plodinám.
ETBE jako aditivum má patrně méně nepříznivých dopadů na zdraví a životní prostředí
než např. olovo nebo MTBE. Proto např. 19 států USA již schválilo zákaz používání MTBE,
z toho ve 13 zemích je již tento zákaz účinný (EPA 2004).
60
5.7 PŘÍPADOVÁ STUDIE - VYUŽITÍ BIOPALIV VE FRANCII
Využití zemědělských výrobků jako paliv je známo již z minulosti, neboť Francie
používala bioetanol v meziválečném období.
Francie začala více podporovat rozvoj biopaliv od začátku devadesátých let minulého
století. Získané poznatky jsou zatím nedostatečné pro posouzení vlivu na skleníkový efekt.
V současné době existují dva směry produkce biopaliv:
• odvětví etanolu
• odvětví esteru.
Bioetanol přimíchaný do paliva je extrahován z řepy, obilovin, brambor nebo biomasy
(zde tento výraz označuje souhrnné rostlinné odpady, tj. sláma, zůstatky dřeva apod.).
Cukry obsažené v těchto surovinách přecházejí na alkohol prostřednictvím
fermentačního procesu, který produkuje CO2. Tento alkohol může být používán přímo nebo
po transformaci v podobě etylu- tercio- butyl- éteru (ETBE). Metylické estery z olejové
rostliny (Esters Methyliques d'Huile Vegetace - EMHV) jsou přimíchány do motorové nafty
a získány při reakci mezi rostlinným olejem (zejména řepka olejka nebo sójový olej)
a metanolem, přičemž vytvoří glycerin.
Spojíme-li 90 olejových jednotek s 10 jednotkami metanolu, obdržíme 90 esterových
jednotek metylu a 10 glycerinových jednotek. V Evropě se tento produkt nazývá biodiesel.
Produktivita:
Rozloha zemědělských ploch nezbytných k produkci stejného množství biopaliv značně
kolísá podle druhu používané suroviny. Rozloha plochy, z níž získáme 1 litr etanolu je
jednoznačně menší, než rozloha plochy pro získání 1 litru EMHV.
Graf č. 5.4 - Zemědělská produktivita biopaliva (hl/ha)
Zdroj: Francouzské ministerstvo zemědělství, potravinářství, rybolovu a záležitostí venkova
61
Energetický obsah EMHV je lehce nižší, než u motorové nafty (např. při produkci
stejného množství energie je obsah diesteru 1,063krát větší než u motorové nafty),
energetický obsah etanolu je jednoznačně nižší než u benzínu (poměr je 1,523).
Graf 5.5 - Energetický obsah různých pohonných hmot (mJ/kg)
Zdroj :Francouzské ministerstvo zemědělství
Hlavní překážka rozvoje používání biopaliv spočívá v jejich výrobní ceně. Výrobní cena
je jednoznačně vyšší než u fosilních paliv, ke kterým mohou být biopaliva přidána.
Francouzský ropný institut (IFP) uvádí tyto náklady:
PŘÍKLAD CENY PRODUKCE BIOPALIV VE FRANCII
Etanol
EMHV
ropné pohonné hmoty
(v eurech za litr)
0,38
0,35
0,21
(v eurech za gigajoule)
18
10,5
6
Tab. 5.27 – Ceny produkce biopaliv ve Francii
Zdroj : Ifp, Panorama 2004.
Poznámka :
Údaje uvažují cenu 25 dolarů/barel brutto, ale je nutné poukázat na to, že v prosinci 2004 se cena pohybovala
50 dolarů/barel.
Vyšší vlastní náklady biopaliva v poměru ke klasickým pohonným hmotám se částečně
vysvětlují charakterem výrobních odvětví: produkce výroby biopaliv je poměrně omezená
a jejich nároky na pracovní sílu jsou mnohem vyšší než u paliv fosilních. V budoucnu je však
očekávána vetší výnosnost a produktivita, zvláště u odvětví etanolu.
V rámci Kjótského protokolu, se Francie zavázala snížit emise skleníkových plynů
o 8 % a to v období let 2008 až 2012 oproti úrovni v roce 1990.
Následující graf ukazuje, že dopad odvětví benzínu na skleníkový efekt je 2,5 krát vyšší
než odvětví etanolu, při uvažované hypotéze úplného spalovaní pohonné hmoty. Nahradíme-li
tedy jeden benzínový litr prostřednictvím jednoho litru bioetanolu, zabráníme 75 % emisí
plynu skleníkového efektu, které by vyprodukoval benzínový litr vyjádřený v ekvivalentu
62
uhlíku. Přeměna hektaru řepy v etanol umožní menší zatížení prostředí o 4 tuny fosilního
karbonu za rok. Jednoznačně vyplývá, že využití ETBE dává pozitivní výsledek,
ale jednoznačně nižší než u benzínu a MTBE. Účinek ETBE na skleníkový efekt v porovnání
s benzínem je o 31 % nižší.
Nová francouzská vozidla v roce 2002 emitovala 155 gramů uhličitého plynu
na kilometr. Přidání 5 % výtažku etanolu zabrání vzniku 10 gramům plynu uhličitého
na 1 kilometr.
Graf č. 5.6 – Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví bioetanolu (g CO2/ kilogram)
Zdroj : PricewaterhouseCoopers / IFP záři 2002
Zlepšení technologie zejména během fermentace a destilace, by mělo umožnit
zvýhodnění bilance odvětví etanolu. Emise skleníkového efektu ETBE dosáhne maximálně
úrovně 86 % v porovnání se skleníkovým efektem benzínu.
Výsledky jsou ještě více příznivé pro odvětví transformace slunečnice a řepky olejné
v olejích a v EMHV. V bilanci skleníkového efektu je hodnota pro odvětví motorové nafty
přibližně 5 krát vyšší než v odvětví oleje a 3,5 krát vyšší než v odvětví EMHV. Zlepšování
a inovace technologií bude mít na vývoj pozitivní dopad, avšak nižší než u odvětví etanolu.
63
Graf č. 5.7 - Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví oleje a EMHV
(v gramech ekvivalentního CO2 na kilogram)
Zdroj : PricewaterhouseCoopers / IFP
Pozitivní vliv biopaliv na skleníkový efekt při obměně fosilních pohonných hmot je
prokázán, nicméně má nezanedbatelné náklady, neboť v současné době je začlenění biopaliv
realizováno jen díky daňovému osvobozování.
Úspora 2,8 tun ekvivalentního uhlíku za tunu bionafty vzhledem k jedné tuně dieselu
vyplývá na základě osvobození od daně 33 euro za hektolitr, snížením uhlíku o jednu tunu
vzniknou náklady 133 euro. Úsporou 2,7 tun ekvivalentního uhlíku za benzínovou tunu
vlivem začlenění etanolu vzniknou náklady ve výši 177 eura za karbonovou tunu, na základ
osvobození od daně ve výši 38 euro za hektolitr.
Na začátku devadesátých let minulého století byla biopaliva zvlášť uznávána pro svoji
schopnost omezení emisí znečišťujících látek při výfuku vozidla. Dnes je tato vlastnost méně
podstatná, neboť nové spalovací technologie motorů značně omezily znečištění (katalyzátory,
čističové filtry apod.).
Výfukové plyny vozidel přesto ještě obsahují znečišťující látky např. nespálené
uhlovodíky a oxid uhelnatý. Tyto látky vznikají z důvodu částečného spalování paliva a jsou
původcem tvorby ozónu, který má neblahé důsledky na lidské zdraví.
Vmíchávání biopaliva do benzínu a motorové nafty obohatí palivo o kyslík, což umožní
zlepšení efektivnosti spalování v motorech a tedy omezí znečišťující emise.
Nesmíme však zapomenout na to, že benzín s obsahem etanolu má mnohem větší
těkavost.
Z hlediska menších dopadů na životní prostředí, zejména snížení skleníkového efektu,
jsou výhody využití biopaliv již známé. Hlavní výhrady vzhledem k jejich uvedení
do provozu jsou obavy v oblasti zemědělství. Jedná se především o nejasné původy znečištění
vody a půdy, při průmyslové produkci biopaliv.
64
Vzhledem k větším znalostem o životních potřebách rostlin, jsou zemědělské praktiky
mnohem šetrnější k životnímu prostředí. Tento vývoj je buď výsledkem reformy společné
zemědělské politiky nebo komunitárních norem. Například při pěstování řepky olejné byl již
v roce 1978 snížen obsah dusíku o 30%, přesto výnosy dosáhly zlepšení.
Pro řepku olejnou byla aplikována charta životního a bylo dosaženo snížení chemických
zásahů do pěstování o 20 %, a to v letech 1992 až 1997.
SNÍŽENÍ
ENERGETICKÉ
ZÁVISLOSTI
NA OBCHODNÍ ROVNOVÁHU
A
POZITIVNÍHO
EFEKTU
Velkou výhodu pro vytváření biopaliv představuje schopnost pěstovat potřebné
zemědělské plodiny v Evropě.
Graf č.5.8 - Energie vrácená/energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví bioetanolu
Využitím benzínové formy získáme z jedné jednotky fosilní energie pouze 0,87 energie,
formou etanolu je to 2,05 jednotek energie. Vývojem techniky by se mělo dosáhnout získání
až 3,5 energetických jednotek. Pro energetickou bilanci je zřejmé lepší využívání etanolu
vzhledem k ETBE. Ze stejného množství nafty vyrobíme 2-krát více etanolu než ETBE.
65
Graf č. 5.9 - Energie vrácená / energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví oleji a EMHV
Poměr mezi restituovanou a neobnovitelnou energií je více než 5-násobný ve prospěch
rostlinného oleje oproti motorové naftě, a řádově 3-násobný ve prospěch EMHV, kde existuje
určitý potenciál možnosti růstu.
Ministerstvo hospodářství si je vědomo pozitivního využívání biopaliv pro energetickou
nezávislost. Na druhé straně si je ale také vědomo přílišných nákladů na produkci vzhledem
k cenám dovážené nafty.
Ministerstvo hospodářství považuje substituční míru využití bioplynu příliš limitovanou
na to, aby se stát zbavil energetické závislosti.
Již několik let klesá národní produkce paliv, ale přesto je produkce stále větší než
spotřeba, což vede k exportům. Oproti tomu produkce motorové nafty stagnuje, zatímco je její
spotřeba dynamická. Z tohoto důvodu je Francie nucena dovážet značně velké množství
motorové nafty, což narušuje její obchodní rovnováhu.
TRŽNÍ SITUACE POHONNÝCH HMOT VE FRANCII V ROCE 2002
(v tis. tun)
Produkce
Spotřeba
zůstatek
15.620
13.100
+ 2.520
benzín automobilový
20.910
29.670
- 8.760
motorová nafta
Tab. 5.28 – Tržní situace pohonných hmot ve francii v roce 2002 (tis.tunách)
Zdroj : ministerstvo hospodářství
Z tohoto důvodu preferovala francouzská vláda produkci EMHV, který je
substituentem k motorové naftě, a tedy přispívá k redukci dovozu.
66
Objemy paliv exportovaných a importovaných jsou jednoznačně vyšší než kolik je
možno vyprodukovat prostřednictvím etanolu. Aktuální nevyváženost je nezávislá
na upotřebení biopaliv, neboť tato produkce může mít pouze limitovaný dopad.
Ministerstvo financí nepovažuje za správné dotovat spotřebu etanolu nebo ETBE, neboť by
ve své podstatě dotovala benzínové exporty.
Zůstatek exportovaného benzínu
Dopad etanolu na benzinové exporty
Dopad benzínových importů v hypotéze o udržování aktuální úrovně
francouzské benzinové exporty
Graf č.5.10 - Etanol a francouzské benzínové exporty (v milionech hektolitrů)
Pozitivní účinky na obchodní bilanci
Odvětví výroby bionafty (francouzské obchodní označení je Diester) má pozitivní dopad
na obchodní rovnováhu díky tomu, že částečně nahrazuje dovozy některých výrobků:
především motorovou naftu (v množství 320 000 tun v současné době), ale i sójové pokrutiny
(ve výši 492 000 tun) a glycerinu (36 000 tun). Vedlejší produkty vznikající při výrobě
bionafty jsou teda valorizované? na národní trh a snižují import. Úroveň jejich valorizace má
významný dopad na cenu diester. V současné době také množství glycerinu produkovaného
ve Francii, ale i v Německu, které je velkým producentem bionafty je takové, že jeho cena
klesá, což ovlivňuje cenu bionafty.
PriceWaterhouseCoopers odhaduje pozitivní dopad odvětví výroby bionafty
na francouzskou obchodní bilanci na více než 151 milionů eur ročně. Saldo obchodní bilance
odvětví je pozitivní ve výši 63 milionů eur. Odvětví výroby etanolu produkuje také vedlejší
produkty, které mohou být dále využívány.
67
Vliv na příjmy a pracovní místa
I když produkce biopaliva je dražší než u klasických pohonných hmot, její pozitivní
externality jsou jednoznačně větší. Kromě již uvedené výhody v podobě dopadu na životní
prostředí a energetickou nezávislost, nabízí produkce biopaliva nové odbytiště
pro zemědělství, které má pozitivní efekt na krajinu, ale i na pracovní místa v tomto sektoru.
Má také příznivý vliv na zaměstnanost v průmyslu a na fiskální příjmy.
1. Nové odbytiště pro zemědělství díky využití půdy ležící ladem
Už od reformy společné zemědělské politiky v roce 1992, významné plodiny sektoru
(obiloviny a zejména olejniny) využívají přímé pomoci při náhradě za půdu povinně ležící
ladem, zatímco odvětví výroby řepného etanolu dále využívá systému zaručených cen
(kolem 42 eur za tunu) a produkčních kvót. Zavedení pojmu "průmyslového úhoru"?
vytvořilo možnost přímé pomoci i v případě obdělávání této půdy pro nepotravinářské
účely.
Ve Francii kde povinně leží ladem celkem 1,5 milión hektarů, by jinak bylo nevyužito
420 000 hektarů, což je celková rozloha půdy využívané v současné době k produkci
biopaliv.
2. Udržení a tvorba pracovních míst
V případě Francie dvě studie PriceWaterhouseCoopers publikované v roce 2003
hodnotí pracovní místa vytvořená nebo zachovaná díky odvětví výroby bionafty
a etanolu z červené řepy.
Je odhadováno, že ekvivalent 6,3 pracovních míst je vytvořeno nebo zachováno
na každých 1 000 tun etanolu vyrobeného z červené řepy (zahrnuty jsou fáze výroby
z osiva po finální výrobek). Tento poměr je 3,2 pracovní místa (z toho 0,92
v zemědělství) u produkce 1.000 tun ETBE. Tyto údaje byly získány hodnocením, které
odhadovalo 418 pracovních míst ve výrobě etanol-ETBE v roce 2000. Asi 15 % míst je
spojeno přímo provozem výrobní jednotky ; 30 % jsou místa související nepřímo
(doprava, údržba, vedlejší produkty). Zbytek (55 %) připadá na místa vytvořená nebo
zachovaná v zemědělství.
Pro hodnocení pracovních míst v zemědělství vytvořených výrobou bionafty
ve Francii se používal poměr 114 hektarů plochy věnované výrobě bionafty na jednoho
zaměstnance v zemědělství, který vede k celkové hodnotě 2.387 pracovních míst.
Celkově výroba jednoho miliónu hektolitrů bionafty vytváří dohromady 900 míst,
zatímco produkce jednoho miliónu hektolitrů etanolu jich generuje 500. Na místa
v zemědělství připadá asi 30 % při výrobě ETBE a kolem 40 % u bionafty; poměr míst
na venkově je asi dvoutřetinový u výroby etanolu a více než polovina u výroby bionafty.
V porovnání tím 1 000 tun benzínu lze vyrobit s pomocí 0,08 zaměstnance: biopaliva
jsou nepopíratelně více náročná na pracovních síly než pohonné hmoty pocházející z ropy,
jejich produkce vyžaduje až šedesátkrát více pracovních.
68
3. Zdroj příjmů
Studie PricewaterhouseCoopers odhaduje celkovou přidanou hodnotu výroby bionafty
na 207 milionů eur, v srovnání s celkovým obratem asi 300 milionů eur (z toho
64 milionů eur pochází z prodeje pokrutin a 15 milionů eur z prodeje glycerinu). Část
připadající na mzdy a sociální zabezpečení je 111 milionů eur.
Následující graf představuje rozdělení této přidané hodnoty mezi šest fází produkce.
Pěstitelská etapa je zdrojem zhruba jedné třetiny přidané hodnoty a průmyslové etapy
produkce tvoří více než polovinu přidané hodnoty. Zemědělské subdodávky tvoří
cca 10 %, což není zanedbatelné.
Z ekonomických údajů byly určeny fiskální příjmy, které výroba vytváří. Byly to
řádově 42,7 milionů eur v roce 2003 (tj. 10,35 eur na hektolitr), z nichž asi 32 milionů eur
připadá na daň z příjmu právnických osob, 3,3 milionu eur na sociální pojištění
a 5,3 milionu na daň z příjmu fyzických osob. Bionafta však snižuje výnos spotřební daně
z ropných produktů (francouzská zkratka TIPP) o 17 milionů eur: oproti 141 milionům
za stejný objem klasické nafty je daňový výnos pouze 124 milionů, tento fiskální "náklad"
tedy sníží dodatečný výnos cca 43 milionů eur o cca 35 %.
Mimo spotřební daně produkce hektolitru ETBE z řepy by tvořila 4,8 eur fiskálních
výnosů a hektolitru etanolu 5,5 eura, ve srovnání s 0,9 eura za hektolitr benzínu.
Podle daňové legislativy v roce 2004, spotřeba jednoho hektolitru ETBE přináší
40,5 eur podobě spotřební daně, hektolitr etanolu 21,92 eur a hektolitru benzínu
58,92 eur.
Celkově z fiskálního hlediska použití hektolitru ETBE "stojí" 13,62 eur a etanolu
31,5 eur, zatímco u benzínu to je 59,82 eur.
Graf č.5.11 – Rozdělení přidané hodnoty podle etap výroby bionafty
69
6. VLASTNOSTI ALTERNATIVNÍCH PALIV A SPALOVACÍ
MOTORY
6.1 ZÁKLADNÍ TECHNOLOGICKÉ POŽADAVKY PŘI POUŽÍVÁNÍ
ALTERNATIVNÍCH PALIV
Vliv změny paliva může ovlivnit konstrukci a funkci spalovacího motoru a jeho
příslušenství. Tyto vlivy se mohou projevit v následujících skupinách, kde jsou rovněž
uvedena jednotlivá místa, kde mohou změny působit.
1) Nádrže:
- těsnost
- bezpečnost
- korozní odolnost
- odolnost klimatotechnologická
- pevnost
- změna těžiště
- hmotnost
- rozměry
2) Doprava paliva:
- potrubí
- čerpadlo
- filtrace
3) Příprava paliva:
- karburátor (osazení, registr, . . . .)
- vstřikovací čerpadlo
4) Sání:
- agresivita paliva
- těsnost
- předehřívání ad.
5) Spalovací prostor:
- ventily: časování, chlazení, materiál sedel, tvary . . .
- tvary spalovacího prostoru (průběh hoření, antidetonační štěrbina,
komůrky)
- kompresní poměr
- chlazení
6) Výfuk:
- termický reaktor
- katalytický reaktor
- tlumič hluku
7) Parametr výkonu:
- výkon, Mt, φm, φn
8) Parametry emisí:
- CO2, CO, CmHn, NO2, NO, S, Pb (jiné)
- tepelné emise
70
9) Životnost v důsledku vlivu na:
- chlazení (alkoholy jsou podchlazené)
- mazání (může být agresivní, resp. měnit vlastnosti maziv)
- změn komprese
- znečištění spalovacího prostoru (karburátor . . . )
- hygroskopičnosti
- agresivity
10) Spolehlivost:
- startovatelnost (destilační křivka . . .)
11) Ekonomika
- spotřeba paliva
- účinnost motoru (tepelná)
6.2 ALTERNATIVNÍ PALIVA PRO SPALOVACÍ MOTORY
Změna paliva může vyvolat následující tři možnosti v oblasti provozu motorových vozidel:
•
•
•
motor a příslušenství nevyžaduje žádné úpravy
stávající zařízení vyžaduje technické úpravy
jsou potřebné konstrukční a technologické změny
Při hledání náhrady za „klasická (fosilní)“, dosud běžně používaná paliva, jakými jsou
produkty ropy – motorová nafta a motorový benzín, je třeba zvažovat více faktorů.
1) Základní úvahy a odpovědi na následující otázky:
a) Předpokládá se alternativní palivo pro standardní čtyřdobý zážehový pístový spalovací
motor?
b) Předpokládá se alternativní palivo pro standardní dvoudobý zážehový spalovací motor?
c) Předpokládá se alternativní palivo pro standardní čtyřdobý vznětový motor?
d) Předpokládá se, že motor nebude rekonstruován, resp. do jaké míry může být
rekonstruován?
Poznámka:
Změna paliva přinese vždy nutnost rekonstrukce, přinejmenším v osazení karburátoru, ve složitějších
případech až k zásadní změně celé konstrukce. Kterých částí se může rekonstrukce dotknout je uvedeno
v odstavci „Vliv změny paliva na konstrukci a funkci spalovacího motoru a jeho příslušenství“.
e) Předpokládá se alternativní palivo ve skupenství:
- tuhém?
- kapalném?
- plynném?
f) Předpokládá se alternativní palivo na bázi prvků:
- vodík H2
- uhlík C
- jiných?
71
g) Jaké jsou další limity (podmínky) pro náhradu: - ekonomické
- ekologické
- technologické
- strategické
- morální
- politické
- jiné
2) Předpoklad pro další postup při stanovení alternativního paliva
Základní údaje:
a) čtyřdobý zážehový pístový spalovací motor
b) systém přípravy směsi karburátorem
c) palivo ve skupenství kapalném (plynném)
d) palivo – uhlovodík (CmHn)
e) chlazení motoru vodou
3) Druhy paliv na bázi uhlovodíku
a) Řetězové uhlovodíky
• alkány (parafíny, nasycené uhlovodíky) (Cn H2n + 2)
• metan CH4
• etan C2H6
• propan C3H8
- sloučeniny alkánů (izoméry)
• n – oktan C8H18
• pentan (trimetylpentan) C5H12
- nenasycené uhlovodíky (alkény)
• butén C4H8
• butadien C4H6
b) Cyklické uhlovodíky
• cykloalkány (nafteny) C2H2n
• (n – hexan, cyklohexan, . . . )
- aromatické uhlovodíky
• benzen C6H6
• toluen C6H5CH3 (metylbenzen)
• m – xylen C6H4 (1, 3 – dimetylbenzen)
c) Alkoholy
• metanol CH3OH (metylalkohol)
• etanol C2H5OH (etylalkohol)
• propanol C3H7OH (propylalkohol)
• propanol II. C3H7OH (izopropylalkohol)
72
d) Étery (éterické složky)
Poznámka:
Ne jako palivo, ale přísada k usnadnění startu. Mají nízkou teplotu varu a vysoké oktanové číslo.
- dietyléter
- MTBE (metyl – terciální butyléter)
- TAME (terciální amylmetyléter)
4) Vlastnosti paliv (výběr)
a) Destilační vlastnosti (bod varu):
- ovlivňují startovatelnost spalovacího motoru, přechody, mazání, vytváření
námrazy, tvorbu bublin, rovnoměrnost rozdělení směsy, . . .
- určují se dle ČSN 656124
b) Startovatelnost:
Paliva musí obsahovat určitý podíl lehce odpařitelných složek (étery), jinak je
obtížný start spalovacího motoru v nízkých teplotách. Souvisí s destilačními
vlastnostmi.
c) Vznik bublin (páry, pěna, . . . ):
Nízký bod varu způsobuje při teplém motoru tvorbu parních bublin (pěnu), což se
projeví na chodu motoru.
d) Vytváření námrazy:
Vlivem rozdílu tlaků v sacím traktu (viz. škrcení plynů) a vlivem vlhkosti vzduchu
může vznikat na kondenzátoru i v něm námraza. Paliva mohou obsahovat příměsi,
tomuto jevu zamezující.
e) Agresivita:
Paliva, která obsahují určité prvky (např. síra S) mohou působit agresivně na celý
systém zásoby, dopravy, filtrace i tvorby směsi.
f) Hygroskopičnost:
Snadná absorpce vody do paliva může způsobit koroze.
g) Stálost vlastností (časová spolehlivost):
Některá paliva mění snadno vlastnosti v čase (stárnou) v důsledku jejich
nehomogenity, absorpčních nebo odpařovacích vlastností.
h) Výhřevnost (spalné teplo):
Výhřevnost Hu je množství tepla, které se uvolní dokonalým spálením určitého
množství paliva. Jde o přeměnu energií.
Spalné teplo je výhřevnost zvětšená o hodnotu uvolněného tepla při kondenzování
vodních par, vznikajících v procesu hoření.
Výhřevnost se udává v MJ/kg paliva a je nezbytné jí znát pro další výpočty
optimálního směšovacího poměru palivo – vzduch.
Při hledání náhrady klasických paliv alternativními je třeba brát tyto hodnoty v úvahu,
protože pokud nemá náhradou dojít ke změně parametrů motoru, musí mu být dodávána směs
stejných nebo podobných vlastností.
73
5) Výhřevnost směsi
Ke spalování v motoru je jako oxydant téměř vždy používán vzduch. Do motoru se nasává
směs paliva se vzduchem (čistý kyslík není k dispozici).
Důležitá je tedy výhřevnost směsi.
Platí tedy:
Výhřevnost směsi HS = množství tepla uvolněného ve válci : objem náplně válce
Dále platí:
HS =
H U ⋅η ch ⋅ ρ v
λ ⋅ Lt
HS . . . výhřevnost směsi [MJ/m3]
HU . . . výhřevnost paliva [MJ/kg]
ηch . . .chemická účinnost (míra dokonalosti spalování) [-]
ρv . . . .hustota vzduchu [kg/m3]
λ . . . . součinitel přebytku vzduchu [-]
Lt . . . .teoretická potřeba vzduchu [kg/kg]
6) Zápalná teplota
Směsi palivo – vzduch jsou zápalné jen při určitém směšovacím poměru (koncentrace
paliva ve vzduchu). Nejnižší koncentrace, při které se směs vznítí je dolní hranice
zápalnosti. Nejvyšší, při které se směs ještě vznítí = horní hranice zápalnosti. Roli tom
hraje i teplota směsi (zápalná teplota).
Poznámka:
Protože se při izotermické reakci uvolňuje teplo, stačí aby zápalná teplota byla splněna jen v jednom místě
(zážeh). Hoření se pak rozšíří.
Při volbě alternativního paliva je nutné exaktně definovat zápalnou teplotu směsi.
7) Detonační spalování
Pokud dochází k zapálení směsi ve válci jinak než elektrickou jiskrou na svíčce, jde
o zapálení detonační. Tento jev je nežádoucí. Velký vliv na bezdetonační spalování má
strukturální vazba molekul paliva. Palivo je tím odolnější proti detonaci (klepání motoru),
čím kompaktnější je stavba jeho molekul.
Příklad:
- alkány s rostoucí délkou řetězců = malá odolnost proti detonacím
- izomery s krátkým řetězcem (metylové skupiny) = vyšší odolnost proti detonacím
Možno též ovlivnit antidetonačními přísadami (viz. ČSN 656161 a ČSN 656197 –
stanovení oktanového čísla). Další možností je tvar spalovacího prostoru, vířením paliva
a antidetonačními štěrbinami,
komůrkami apod.
74
8) Fyzikální vlastnosti některých kapalných paliv na bázi uhlovodíku
palivo
hustota
kg/m3
automobilový benzín
motorová nafta
etanol
metanol
~750
~840
790
800
teoretická
hranice zápalnosti
potřeba vzduchu % objem paliva ve
kg/kg
vzduchu
40-200
~500
14,7
1,4 - 7,0
180-380
~345
14,5
79
~430
9,1
2,6 - 19,0
65
~470
6,4
5,5 - 36,5
Tab. 6.1 - Fyzikální vlastnosti některých kapalných paliv na bázi uhlovodíku
Zdroj: Müller, Müller,Automobilové karburátory (1982)
destilační
rozmezí (°C)
zápalná
teplota (°C)
9) Spaliny benzinového motoru
Dokonalým spalováním by měly vznikat produkty obsahující jen 2 složky:
CO2 a H2O
(oxid uhličitý a voda).
Spalování není nikdy dokonalé. Jako oxydant je použit vzduch, který obsahuje cca 21%
kyslíku a 79% dusíku (objemově).
Složení spalin uhlovodíku, který shoří pomocí vzduchu můžeme určit pomocí vztahu:
CmHn + (m + n/4) O2 + 79/21 (m + n/4) N2 → m CO2 + n/2 H2O + 79/21 (m + n/4) N2
Pro výpočet nutno použít molových hmotností prvků (MC = 12kg, MH = 1kg, MN = 14kg
a Mo = 16kg).
Takto lze vypočítat složení a množství spalin alternativních paliv za předpokladu
dokonalého hoření. Posouzením (porovnáním) skutečných hodnot (při zkoušce) lze určit
vhodnost alternativního paliva, resp. nutnost proces spalování zdokonalit.
75
7. PRÁVNÍ RÁMEC PODPORY ALTERNATIVNÍCH PALIV
V EU
V roce 1997 publikovala Evropská komise sdělení (tzv. bílou knihu) Energy for the
future: Renewable sources of Energy2, ve kterém zdůrazňuje význam obnovitelných zdrojů
pro zajištění diverzifikace a bezpečnosti dodávek energie, včetně snížení zátěže životního
prostředí. Komise v návaznosti nato stanovila strategii, jejímž cílem je dosáhnout
dvojnásobného podílu obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě z 6 % v roce 1997 na 12 %
v roce 2010. Současně s tím jak členské státy, tak i samotná Unie ratifikovaly Kjótský
protokol, v rámci kterého se zavázaly ke snížení celkového objemu emisí skleníkových plynů
o 8 %.
Komise následně v roce 2000 navrhla v tzv. zelené knize Green Paper towards
a European strategy for the security of the energy supply3 jako cíl dosáhnout do roku 2020
nahrazení 20 % konvenčních paliv v silniční dopravě palivy alternativními, přitom 7 %
by mělo pocházet z biopaliv.
V září 2001 pak Komise vydala tzv. bílou knihu European transport policy for 2010:
A time to decide4, která zdůrazňuje potřebu harmonizace zdanění paliv a rozvoje substitučních
paliv např. prostřednictvím experimentálních projektů (iniciativa CIVITAS). Za perspektivní
v krátkodobém horizontu považuje biopaliva, ve střednědobém horizontu zemní plyn
a v dlouhodobém pak vodík. Jako příklad uvádí, že při 1% podílu biopaliv na celkové
spotřebě fosilních paliv v rámci EU-15 by vzniklo přibližně 45 – 75 tisíc pracovních
příležitostí.
V rámci EU je rámec podpory biopaliv ustaven jednak Obecnými zásadami pro státní
podporu k ochraně životního prostředí, a dále směrnicí o podpoře biopaliv a některými
ustanoveními dalších předpisů, týkajících se zdanění.
7.1 OBECNÉ ZÁSADY PRO STÁTNÍ PODPORU K OCHRANĚ
ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ5
Z hlediska energetických zdrojů je doprava sektorem, který dosahuje nejvyšší závislosti
na ropě (v současnosti 98 %). Ve snaze o zvrácení této situace poskytují členské státy i EU
kromě jiných opatření i přímé podpory výrobcům a uživatelům obnovitelných zdrojů energie.
S ohledem na generální klauzuli Smlouvy o Evropském společenství (SES) zakazující takové
podpory (čl. 87) stanovila Komise tyto obecné zásady, ve kterých stanoví kriteria
pro posuzování slučitelnosti se společným trhem. Tyto zásady se vztahují na podpory
k ochraně životního prostředí ve všech sektorech upravených SES, s výjimkou sektoru
zemědělství a výzkumu a vývoje. Z hlediska terminologie obecných zásad jsou biopaliva
jednou z kategorií obnovitelných zdrojů energie.
2
COM (97) 599 z 26. listopadu 1997
COM (2000) 769 z 29. listopadu 2000
4
COM (2001) 370 z 12. září 2001
5
Community guidelines on State aid for environmental protection (2001/C 37/03)
3
76
V části E obecných zásad jsou stanoveny obecné podmínky pro autorizaci pomoci trojí
podoby – investiční podpory, podpory pro horizontální opatření6 a provozní podpory.
Investiční podpory do obnovitelných zdrojů energie jsou považovány za rovnocenné
opatřením v případě absence mandatorních standardů Společenství a mohou tedy dosáhnout
40 % uznatelných nákladů (ve vybraných případech může Komise umožnit členskému státu
udělení podpory až ve výši 100 % uznatelných nákladů). Provozní podpory ve formě
osvobození od daně nebo snížené sazby jsou modifikovány novou směrnicí 2003/96/ES
(viz. níže). Pro výrobu energie z obnovitelných zdrojů může být podle Komise provozní
podpora odůvodněna za účelem vyrovnání rozdílu tržních cen a nákladů výroby
obnovitelných zdrojů.
Členské státy mohou udělit podporu pro obnovitelné zdroje 3 způsoby:
1. ke kompenzaci rozdílu mezi výrobními náklady a tržní cenou daného energetického
výrobku v podobě podpory odpisů (u biomasy, kde jsou investice nižší pak i provozní
podporu)
2. zelenými certifikáty nebo nabídkami, kdy je garantována poptávka po těchto
energetických výrobcích i přes vyšší cenu ve srovnání s konvenčními energetickými
výrobky. Délka této podpory je omezena na 10 let a nesmí působit „nadkompenzaci“
3. podpora nových provozů produkujících obnovitelné zdroje v závislosti na vyhnutí se
působení externích nákladů ve srovnání s konvenčními provozy. Maximální výše
podpory je omezena na 0,05 €/kWh
4. standardní podpora nutně nezbytná k vyrovnání výrobních nákladů převyšujících tržní
cenu. Může být pouze dočasná, max. na 5 let, je-li stanovena degresivně pak může
zpočátku krýt 100 % převyšujících nákladů, jinak pouze 50 %
Podpora biopaliv
Aktivity Evropské unie na poli biopaliv jsou motivovány problematikou klimatické
změny, bezpečnosti dodávek (security of supply) a venkovskou zaměstnaností. Vedena touto
motivací navrhla Komise příslušná legislativní opatření. Základní význam je přisuzován
dvěma směrnicím – o podpoře biopaliv a o zdanění energetických zdrojů.
Směrnice o podpoře biopaliv ukládá státům, aby byl zajištěn minimální podíl biopaliv
a dalších obnovitelných paliv umístěných na jejich trhy a za tím účelem stanovily národní
indikativní cíle. Referenční hodnoty jsou stanoveny směrnicí na 2 % do konce roku 2005
a 5,75 % do konce roku 2010. Členské státy mají každoročně informovat Komisi o opatřeních
přijatých k podpoře biopaliv a o podílu biopaliv na trhu za předcházející rok. Národní
indikativní cíl pro rok 2005 měl být obsažen ve zprávě předložené v polovině roku 2004.
Obdobně národní indikativní cíl pro rok 2010 má být ve zprávě předkládané v roce 2007.
Komise do konce roku 2006 vypracuje zprávu o pokroku, kterou poté bude
zpracovávat co dva roky. Pokud zpráva dospěje k závěru, že indikativní cíle pravděpodobně
nebudou dosaženy bez dostatečných důvodů, může navrhnout opatření týkající se národních
cílů, včetně možnosti stanovení povinných cílů.
6
Za horizontální státní podporu je zde považována podpora pro malé a střední podniky na konzultační a
poradenské služby. Viz nařízení Rady 70/2001.
77
Směrnice o zdanění energií, dokud komunitární právo nestanoví povinné cíle,
umožňuje členským státům, za podmínky fiskální kontroly, osvobodit od nebo snížit sazbu
(spotřební) daně na biopaliva (čl. 16). V případě zavedení povinných cílů by členské státy
mohly zachovat výjimky nebo úlevy za uplatnění postupu podle čl. 19 směrnice (na návrh
Komise jednomyslným rozhodnutím Rady).
78
Směrnice o podpoře biopaliv7
V květnu 2003 schválila Rada směrnici s cílem ustavit rámec Společenství k podpoře využití
biopaliv v dopravě. Ve směrnici jsou definovány základní pojmy (čl. 2) takto:
•
•
§
§
§
§
§
§
§
§
§
§
•
Biomasa – výsledek biologického rozkladu produktů, odpadů a zbytků ze zemědělství,
lesnictví a příbuzných průmyslových oborů a výsledky biologického rozkladu
průmyslových a komunálních odpadů
Biopalivo – kapalná nebo plynná pohonná hmota pro dopravu vyráběná z biomasy –
jmenovitě přinejmenším:
Bioetanol – etanol vyráběný z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů
Bionafta – metylester vyrobený z rostlinného nebo živočišného oleje dosahující kvality
nafty
Bioplyn – plynná pohonná hmota vyrobená z biomasy nebo biologického rozkladu
odpadů, vyčistitelná až na kvalitu zemního plynu nebo dřevoplyn
Biometanol – metanol vyrobený z biomasy
Biodimetyleter – dimetyleter vyrobený z biomasy
Bio-ETBE – ETBE vyrobený z bioetanolu (objemové procento biopaliva v bio-ETBE je
47 %)
Bio-MTBE – vyrobený z biometanolu (objemové % biopaliva v bio-MTBE je 36 %)
Syntetická biopaliva – syntetické uhlovodíky nebo směsi syntetických uhlovodíků
vyrobené z biomasy
Biovodík – vodík vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů
Čistý rostlinný olej – surový nebo rafinovaný olej vyrobený z olejnatých rostlin
lisováním, louhováním nebo obdobnými postupy, chemicky
neupravovaný při splnění emisních parametrů a slučitelnosti
s typem motoru
Jiná obnovitelná paliva – obnovitelné pohonné hmoty kromě biopaliv pocházející
z obnovitelných zdrojů energie
Směrnice nestanoví indikativní cíle uvádění biopaliv a jiných obnovitelných paliv na trh
závazně, ale v podobě referenčních hodnot, podle nichž členské státy stanoví vlastní vnitřní
orientační cíle (čl. 3). Tyto hodnoty jsou stanoveny následovně:
•
•
Do 31.12.2005 činí referenční hodnota vypočítaná na základě energetického
obsahu celkového množství benzínu a motorové nafty prodávaných na trhu pro
dopravní účely 2 %
Do 31.12.2010 činí referenční hodnota 5,75 %
Směrnice dále demonstrativně uvádí podoby úpravy biopaliv k prodeji, a to buď jako
čistá biopaliva nebo ve vysoké koncentraci v derivátech minerálních olejů nebo jako
biopaliva smíšená s deriváty minerálních olejů splňující technické normy (EN 228 a EN
590) nebo jako kapaliny odvozené od biopaliv (např. ETBE a MTBE) při dodržení
stanoveného obsahu biopaliva.
Členské státy, které budou používat vyšší než 5% náhražku derivátů minerálních olejů
musí navíc v určitých případech splnit další povinnosti. V případě takové náhražky
7
Směrnice 2003/30/ES o podpoře použití biopaliv nebo jiných obnovitelných paliv pro dopravu
79
u motorové nafty pro užití ve vozidlech zvláště k tomu neuzpůsobených sledovat emisní
charakteristiky a zajistit slučitelnost s emisními limity. Dále je pro takové směsi biopaliv (více
než 5% podíl metylesterů nebo bioetanolu) s deriváty minerálních olejů stanovena povinnost
zvláštního označení na prodejních místech, včetně informování veřejnosti o dostupnosti
biopaliv.
Každoročně mají členské státy informovat Komisi o přijatých opatřeních, o celkovém
množství prodaných pohonných hmot pro dopravu a podílu biopaliv, včetně zdůvodnění
rozdílu mezi vnitrostátními cíli a referenčními hodnotami.
Směrnice o harmonizaci zdanění energií
Harmonizace je provedena směrnicí 2003/96/ES z 27. října 2003, kterou se mění
struktura rámcových předpisů Společenství o zdanění energetických produktů a elektřiny.
Evropská unie touto směrnicí rozšiřuje minimální harmonizaci spotřebních daní původně
limitovanou na minerální oleje8 o elektřinu, zemní plyn a uhlí. Tento režim stanoví minimální
sazby, sjednocuje výjimky a úlevy a mechanismus zdanění, podporuje dosažení cílů v oblasti
ochrany životního prostředí – jmenovitě dosažení cílů Kjótského protokolu
(bod 7 preambule), efektivnější využívání energie a zlepšuje fungování vnitřního trhu
snížením narušení konkurence mezi minerálními oleji a ostatními energetickými produkty.
Zároveň umožňuje členským státům poskytovat daňové zvýhodnění podnikům, které se
přijmou zvláštní opatření ke snížení svých emisí. Bod 26 preambule výslovně zmiňuje
potřebu právního rámce pro osvobození biopaliv od spotřební daně nebo snížení těchto daní.
Směrnice samotná připouští celou řadu odchylek, což je na jednu stranu důsledek těžce
vyjednaného konsensu, na druhou stranu patrně jediný možný způsob dosažení postupného
sblížení sazeb. Z hlediska jejich slučitelnosti s volným trhem je významné ustanovení čl. 26
směrnice, podle něhož směrnicí dovolené výjimky, úlevy a snížené sazby podléhají notifikaci
Komisi, pokud spadají pod definici státní pomoci ve smyslu čl. 87 SES.
Směrnice je založena na následujících pojmech:
•
•
•
•
8
úroveň zdanění (čl. 4) – celková platba vybíraná vzhledem ke všem nepřímým
daním (kromě DPH) vypočítaná přímo nebo nepřímo na základě množství
energetických výrobků a elektřiny v době jejich uvolnění ke spotřebě
plynový olej komerčně užívaný jako pohonná hmota (čl. 7, odst. 3) – plynový olej
používaný pro účely dopravy zboží za nájem nebo odměnu nebo pro vlastní účely
motorovými vozidly nebo sestavami nákladních návěsů určenými výhradně
k přepravě zboží po silnici s maximální celkovou povolenou hmotností ne menší
než 7,5 tuny nebo pro pravidelnou či příležitostnou přepravu cestujících
motorovým vozidlem kategorie M2 nebo M3
biomasa (čl. 16) – biomasou se rozumí biologicky odbouratelný podíl výrobků,
odpadů a zbytků ze zemědělství, lesnictví a souvisejících odvětví, jakož
i biologicky odbouratelný podíl průmyslového a komunálního odpadu
energeticky náročné podnikání (čl. 17) – podnik, u kterého nákupy energetických
výrobků a elektřiny činí alespoň 3 % výrobní hodnoty nebo vnitrostátní splatná
daň z energie činí alespoň 0,5 % přidané hodnoty
Směrnice 92/81/EHS a 92/82/EHS; vedle toho však pro bioethanol platí i ustanovení směrnice 92/83/EHS.
80
Působnost směrnice je omezena na užití energetických produktů jako pohonných hmot
nebo paliv, zásadně se nevztahuje na jiná využití. Směrnice stanoví minimální úroveň zdanění
pro motorové pohonné hmoty, motorové pohonné hmoty pro komerční užití, paliva
a elektřinu. Členské státy musí zásadně uplatňovat sazby ne nižší než zde stanovené, mohou
však rozlišovat komerční a nekomerční užití plynového oleje (tj. motorové nafty)9, sazba
pro komerční užití však nesmí být pod úrovní zdanění platnou v dané zemi k 1.1.2003. Kromě
vyjmenovaných výrobků, které jsou předmětem daně, se i ostatní výrobky určené k použití,
nabízené k prodeji nebo používané jako pohonná hmota nebo jako přísada či nastavovací
plnidlo do pohonných hmot zdaňují sazbou ve výši sazby pro obdobnou pohonnou hmotu
(čl. 2, odst. 3).
Výrazně nižší je minimální úroveň zdanění pohonných hmot (plynový olej, kerosín,
LPG a zemní plyn) pro průmyslové a komerční užití k pracím v zemědělství, zahradnictví,
lesnictví a rybářství, pro stacionární motory, zařízení a stroje používané ve stavebnictví
a při veřejných pracích a pro vozidla určená k užití mimo veřejné cesty (čl. 8).
Směrnice dále umožňuje uplatňovat odlišné daňové sazby, pokud je dodržena minimální
úroveň stanovená směrnicí, ve vazbě na kvalitu výrobku, na kvantitativní úroveň spotřeby
elektřiny a energetických výrobků pro vytápění, pro invalidy a místní veřejnou dopravu, svoz
odpadu, záchranou službu, státní správu a ozbrojené síly a již zmiňované rozlišení mezi
komerčním a nekomerčním užitím (čl. 5).
Výjimky jsou poskytnuty pro energetické výrobky a elektřinu využívané k výrobě
elektřiny a elektřiny využívané k udržování schopnosti vyrábět elektřinu10, energetické
výrobky užité jako paliva v letecké přepravě (vyjma létání pro soukromou potěchu) a plavbu
ve vodách Společenství (včetně rybolovu, avšak s výjimkou plavby pro soukromou potěchu).
Poslední dvě výjimky nemusí členský stát uplatnit na vnitrostátní přepravu a v případě
bilaterální dohody s jiným členským státem i na přepravu mezi těmito státy (čl. 14).
Dále mohou členské státy uplatnit úplné nebo částečné výjimky nebo snížení úrovně
zdanění pro užití energetických výrobků pro zkušební projekty technologického rozvoje
výrobků šetrných k životnímu prostředí nebo souvisejících s palivy z obnovitelných zdrojů,
pro biopaliva, energii pocházející z větru, slunce, přílivu, geotermálního původu, elektřinu
a energetické výrobky pro přepravu osob a zboží po železnici, metrem, tramvají a trolejbusy,
energetické výrobky pro navigaci ve vnitrostátních vodách (včetně rybolovu, avšak
s výjimkou plavby pro soukromou potěchu) a zemní plyn a LPG jako pohonné hmoty
(čl. 15).
Článek 16 stanoví členským státům možnost uplatňovat pod finanční kontrolou
osvobození od daně nebo sníženou sazbu na výrobky, které jsou složeny z jednoho nebo více
následujících výrobků nebo jeden nebo více z nich obsahují:
•
směsi esterů mastných kyselin (KN 3824 90 55, 3824 90 80 až 99) v souvislosti
s jejich součástmi vyráběnými z biomasy
9
to má umožnit členským státům zmenšit stávající rozdíl mezi úrovní zdanění benzínu a motorové nafty
pro ekomerční užití, pro které není z hlediska ochrany životního prostředí žádný důvod; argumenty
pro zvýhodnění komerčně užívané motorové nafty vycházejí z potenciální ztráty konkurenceschopnosti, srov.
paralelně projednávaný návrh na zvláštní úpravu zdanění motorové nafty pro profesionální užití COM(2002)
410
10
Členské státy mohou nicméně z důvodů ochrany životního prostředí toto užití zdanit (čl. 14, odst. 1, písm. a).
81
•
ethanol a jiné denaturované destiláty (KN 2207 20) a methanol (KN 2905 11 00) ,
které nejsou syntetického původu
Dále mohou členské státy uplatňovat sníženou sazbu na výrobky, které obsahují vodu
(KN 2201), a to i destilovanou (KN 2851 00 10). Osvobození od daně nebo její snížení však
nesmí být vyšší než částka daně připadající na obsah této složky, úroveň zdanění na tyto
směsná paliva může být nižší než minimální úroveň zdanění stanovená směrnicí. Členské
státy mohou poskytovat osvobození nebo snížení podle víceletého programu na základě
povolení, která nesmí být vydána na dobu delší než 6 let, mohou však být prodloužena.
Pro řadu států stanoví směrnice přechodná období, přičemž tyto jsou povinny během
tohoto období postupně dosáhnout minimální úrovně požadované směrnicí. Sazby jsou
ve směrnici v podstatě stanoveny pro období do roku 2012, do té doby by měly být Radou
schváleny sazby pro další období.
Přímé podpory (společná zemědělská politika)
Vedle možnosti pěstování některých energetických plodin na půdě uvedené do klidu
ve smyslu nařízení 1257/1999, na kterou je poskytována přímá podpora, byl v roce 2003
ustaven nový dotační titul pro energetické plodiny.
Podle nařízení Rady 1782/200311 je podpora v podobě přímé platby ve výši 45 €
na hektar poskytována pro oblasti osázené energetickými plodinami, které jsou dodávány
pro výrobu energetických výrobků, za které jsou mj. považovány biopaliva ve smyslu čl.
2 směrnice 2003/30/ES. Celková výše podpor je omezena maximální rozlohou 1,5 mil. ha.
Podmínkou pro poskytnutí podpory je smlouva mezi farmářem a zpracovatelským zařízením,
s výjimkou případů, kdy je farmář sám zpracovatelem. Rozsah poskytované podpory v letech
2005 – 2013 byl pro EU-15 předpokládán ve výši 67,5 mil. € ročně.
Pro nově přistoupivší státy byl režim přímých podpor v rámci Společné zemědělské
politiky nastaven nařízením Rady 583/200412.
7.2 NÁRODNÍ DIMENZE
Základní právní rámec vymezující alternativní paliva vychází ze zákona o ochraně
ovzduší, který mj. stanoví obecnou povinnost přimíchávání biosložky, zákona o podmínkách
provozu na pozemních komunikacích, který obecně stanoví technické požadavky a zároveň je
právním základem vyhlášky 229/2004 Sb., která stanoví požadavky na pohonné hmoty
a částečně tak transponuje směrnici 2003/30/ES.
11
nařízení Rady (ES) č. 1782/2003 ze dne 29. září 2003, kterým se stanoví společná pravidla pro režimy
přímých podpor v rámci společné zemědělské politiky a určité režimy podpor pro zemědělce a kterým se mění
nařízení (EHS) č. 2019/93, (ES) č. 1452/2001, (ES) č. 1453/2001, (ES) č. 1454/2001, (ES) č. 1868/94, (ES) č.
1251/1999, (ES) č. 1254/1999, (ES) č. 1673/2000, (EHS) č. 2358/71 a (ES) č. 2529/2001
12
NAŘÍZENÍ Rady (ES) č. 583/2004 ze dne 22. března 2004, kterým se v důsledku přistoupení České republiky,
Estonska, Kypru, Lotyšska, Litvy, Maďarska, Malty, Polska, Slovinska a Slovenska k Evropské unii upravují
nařízení (ES) č. 1782/2003, kterým se stanoví společná pravidla pro režimy přímých podpor v rámci společné
zemědělské politiky a zřizují určité režimy podpor pro zemědělce, (ES) č. 1786/2003 o společné organizaci
trhu sušených krmiv a (ES) č. 1257/1999 o podpoře pro rozvoj venkova z Evropského zemědělského
orientačního a záručního fondu (EZOZF)
82
Zákon 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší
Zákon ve svých úvodních ustanoveních kromě jiného obsahuje definici biopaliv,
biomasy a jiných paliv z obnovitelných zdrojů:
•
•
•
biopalivem [se rozumí] kapalné nebo plynné pohonné hmoty, které jsou uvedeny
ve zvláštním právním předpisu (nyní vyhláška 229/2004), vyrobené z biomasy
a určené pro pohon vozidel na pozemních komunikacích (§2, odst. 1, písm. s)
biomasou pro účely výroby biopaliv pro mobilní zdroje [se rozumí] biologicky
odbouratelná část výrobků, odpadů a zůstatků ze zemědělství, lesnictví a příbuzných
odvětví a biologicky odbouratelná část průmyslového a komunálního odpadu (písm. t)
jinými palivy z obnovitelných zdrojů [se rozumí] paliva, kromě biopaliv, která
pocházejí z obnovitelných zdrojů energie (směrnice 2001/77/ES) a která se používají
v dopravě (písm. u)
Zásadním ustanovením z hlediska podpory biopaliv je ustanovení §3, odst. 10, podle
kterého jsou výrobci, dovozci a distributoři povinni zajistit, aby sortiment motorových
benzinů a motorové nafty dodávaných na trh obsahoval minimální množství biopaliva nebo
jiného paliva z obnovitelných zdrojů stanovené zvláštním právním předpisem13.
V následujícím odstavci je obsaženo zmocnění k vydání prováděcího právního předpisu,
který by stanovil požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší a lhůty k jejich
dosažení. Vyhláška 357/2002 Sb., která byla k provedení tohoto zmocnění vydána, odkazuje
úpravu týkající se kvality pohonných hmot na vyhlášku 227/2001 Sb., která byla s účinnosti
od 1.5.2004 nahrazena vyhláškou 229/2004 Sb.
Zákon 56/2001 Sb., o podmínkách provozu na pozemních komunikacích
Zákon stanoví základní požadavky, které se týkají pohonných hmot a maziv
používaných k pohonu motorových vozidel. V § 77 jsou vedle definice pojmu pohonná hmota
vymezeny podmínky jejich použití:
•
•
Pohonnou hmotou motorového vozidla se rozumí motorový benzín, motorová nafta,
zkapalněné ropné plyny, biopalivo, směsné palivo a stlačený a zkapalněný zemní plyn
(odst. 1)
K pohonu motorů vozidel a k plnění mazacích, chladicích a jiných systémů a zařízení
vozidel se smí používat pouze pohonné hmoty a provozní hmoty předepsané
výrobcem těchto motorů, systémů a zařízení. Pohonné hmoty a provozní hmoty
používané v provozu silničních motorových vozidel musí svou jakostí splňovat
požadavky stanovené prováděcím právním předpisem, zvláštními právními předpisy14,
českými technickými normami a předpisy vydanými na základě mezinárodní smlouvy,
kterou je Česká republika vázána (odst. 2)
13
Nařízení vlády o podmínkách uplatňování biopaliv nebo jiných paliv z obnovitelných zdrojů v sortimentu
motorových benzinů a motorové nafty na vnitřním trhu České republiky, v současnosti (prosinec 2004)
probíhá připomínkové řízení k návrhu tohoto nařízení
14
Např. zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a zákon č. 157/1998 Sb., o chemických
látkách
83
•
Výrobce a dovozce benzínu a motorové nafty pro motorová vozidla v provozu
na pozemních komunikacích je povinen zajistit, aby jím prodávané pohonné hmoty
svou jakostí odpovídaly požadavkům stanoveným prováděcím právním předpisem
(odst. 4)
•
Prováděcí právní předpis stanoví způsob sledování a monitorování jakosti
pohonných hmot v oblasti jejich výroby, dovozu
a prodeje
a způsob
vypracování a podávání zpráv mezinárodním orgánům a organizacím z oblasti
sledování a monitorování jakosti pohonných hmot (odst. 5)
Specifické požadavky na jakost pohonných hmot stanoví prováděcí vyhláška 229/2004 Sb.
Vyhláška 229/2004 Sb., kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz
vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti
Touto vyhláškou je provedena dílčí transpozice směrnice 2003/30/ES o podpoře biopaliv.
Pohonná
hmota
Vymezení
minerální oleje1 určené k pohonu spalovacích zážehových motorů
minerální oleje1 s obsahem bio-ethyltercbutyletheru maximálně do 15 %
objemových určené k pohonu spalovacích zážehových motorů
(§ 2 písm. a)
Motorový benzín
minerální oleje1 s obsahem bioethylalkoholu maximálně do 5 % objemových
určené k pohonu spalovacích zážehových motorů
minerální oleje1 obsahující současně bioethyl-alkohol i bioethyltercbutylether tak, aby celkový obsah kyslíku nepřesahoval 2,7 %
hmotnostních, určené k pohonu spalovacích zážehových motorů
minerální oleje1 výše uvedené s obsahem dalších kyslíkatých složek tak, aby
celkový obsah kyslíku nepřesahoval 2,7 % hmotnostních, určené k pohonu
spalovacích zážehových motorů
plynové oleje2 určené k pohonu spalovacích vznětových motorů
(§ 2 písm. b)
Motorová nafta
střední oleje3 určené k pohonu spalovacích vznětových motorů
plynové oleje2 s obsahem maximálně 5 % objemových methylesterů
mastných kyselin určené k pohonu spalovacích vznětových motorů
střední oleje3 s obsahem maximálně 5 % objemových methylesterů mastných
kyselin, určené k pohonu spalovacích vznětových motorů
84
(§ 2 písm. d)
CNG (§ 2 písm. f)
LPG (§ 2 písm. e)
Směsné palivo
Biopalivo
(§ 2 písm. c)
bioethylalkohol - ethylalkohol vyrobený z biomasy nebo biologicky
obnovitelné části odpadu, určený jako příměs do motorového benzinu
bio-ethyltercbutylether
ethyltercbutylether
vyrobený
na
bázi
bioethylalkoholu, používaný jako příměs do motorového benzinu; podíl bioethyltercbutyletheru, který je pokládán za biopalivo, činí 47 % objemových
bionafta - methylestery mastných kyselin vyrobené z rostlinného nebo
živočišného oleje s vlastnostmi motorové nafty, určené k pohonu spalovacích
vznětových motorů
motorová nafta s obsahem vyšším než 30 procent hmotnostních methylesteru
řepkového oleje určená k pohonu spalovacích vznětových motorů
plyny určené k pohonu spalovacích zážehových motorů uvedené pod kódem
kombinované nomenklatury 2711 12 19, 2711 12 97, 2711 13 91 a 2711 13
97
plyn určený k pohonu spalovacích zážehových motorů uvedený pod kódem
kombinované nomenklatury 2711 21 00
Tab. 7.1 - Vymezení pohonných hmot podle vyhlášky 229/2004 Sb
Vysvětlivky:
1
lehké ropné frakce uvedené pod kódy kombinované nomenklatury KN 2710 11 41, 2710 11
45 a 2710 11 49
2
střední frakce uvedené pod kódem kombinované nomenklatury KN 2710 19 41
3
střední frakce uvedené pod kódem kombinované nomenklatury KN 2710 19 29
85
Ve shodě s požadavky
biopaliva na trhu jako:
•
•
•
stanovenými směrnicí jsou v § 3 stanoveny možnosti uplatnění
čistá
ve směsích s ropnými složkami
kapaliny odvozené od biopaliv (např. bioETBE)
Dále jsou upravovány jakostní požadavky na paliva a jejich sledování (§ 4 a 5),
monitorování jakosti (§ 7) a v přílohách jsou mimo jiné stanoveny jakostní ukazatele
pro motorový benzín a motorovou naftu.
Zákon o spotřebních daních
Implementace směrnice 2003/96/ES o harmonizaci zdanění energetických výrobků byla
uskutečněna v novém zákoně o spotřebních daních, a to v části druhé hlavě první upravující
daň z minerálních olejů. Podle zákona jsou předmětem daně jsou tyto minerální oleje (§ 45
odst. 1):
• motorové benzíny (písm. a)
• plynové oleje (písm. b)
• zkapalněné ropné plyny (písm. e)
• stlačené plyny (písm. h)
a současně také (§ 45 odst. 2):
•
•
•
•
•
•
jakékoliv směsi s výrobky uvedenými v odst. 1 (písm. a)
směsi minerálních olejů uvedených pod písm. b s etyl- či metylestery řepkového oleje,
přičemž podíl (M)EŘO musí činit více než 30 % hmotnostních (písm. c - současná
bionafta)
směsi benzínu a lihu, které obsahují nejméně 95 % benzínu a nejvýše 5 % kvasného
lihu (písm. d)
směsi benzínu s ETBE vyrobeným z kvasného denaturovaného lihu, které obsahují
nejméně 85 % benzínu a nejvýše 15 % ETBE (písm. e)
jakékoliv směsi určené k použití, nabízené k prodeji nebo používané pro pohon
motorů, které jsou účelem rovnocenné některému minerálnímu oleji uvedenému
v odst. 1 (písm. f )
směsi minerálních olejů s kvasným lihem, které obsahují nejvýše 95 % kvasného lihu
(písm. g)
Předmětem daně jsou také všechny výrobky, které nejsou uvedeny v odstavcích 1 až 3,
určené k použití, nabízené k prodeji nebo používané pro pohon motorů (odst. 5) nebo jako
přísada nebo plnidlo (aditivum) do minerálních olejů určených k použití, nabízených k prodeji
nebo používaných pro pohon motorů s výjimkou výrobků, které absorbují vodu z minerálních
olejů v nádržích a palivových systémech (odst. 7).
Základem daně je množství minerálních olejů vyjádřené v 1 000 litrech při teplotě
15 °C. To neplatí pro těžké topné oleje podle §45 odst. 1 písm. c), pro zkapalněné ropné plyny
a pro stlačené plyny, u nichž je základem daně množství vyjádřené v tunách čisté hmotnosti
(§ 47 odst. 1).
86
Sazby daně jsou stanoveny v § 48, jejich výši zobrazuje následující tabulka:
Název PHM
Odkaz na § 45
sazba
Pozn.
motorové benzíny
Odst. 1, písm. a
11 840 Kč/1000 l
bezolovnaté
plynové oleje
Odst. 1, písm. b
9 950 Kč/1000 l
zelená vratka 60 %
zkapalněné ropné plyny
Odst. 1, písm. e
3 933 Kč/t
Zvl. sazba pro stavební stroje a
nesilniční vozidla
stlačené plyny
Odst. 1, písm. h
3 355 Kč/t
Zvl. sazba pro stavební stroje a
nesilniční vozidla
směsi plynové oleje +
(M/E)EŘO
Odst. 2, písm. c
6 866 Kč/1000 l
Víc než 30 % MEŘO; zelená
vratka 80 %
směsi benzínu a lihu
Odst. 2, písm. d
11 840 Kč/1000 l
Min. 95 % benzínu; vratka na
obsah lihu
směsi benzínu s ETBE
Odst. 2, písm. e
11 840 Kč/1000 l
Min. 85 % benzínu; vratka na
obsah
ETBE
a
nezreagovaný líh
ostatní směsi pro pohon
motorů
Odst. 2, písm. f
směsi minerálních olejů
s kvasným
lihem
Odst. 2, písm. g
Jako
nejpodobnější
zdaňovaný
min. olej
Jako
nejpodobnější
zdaňovaný
min. olej
Max. 95 % lihu; osvobození u
pilotních projektů
Tab. 7.2 - Spotřební daň z pohonných hmot (stav k 1.1.2005)
V § 49 jsou kromě jiných upravena osvobození:
• spotřeby v podniku související s výrobou (odst. 3)
• směsí podle odst. 2, písm. g, používaných jako testované pohonné hmoty pro vybraná
vozidla v rámci schválených pilotních projektů (odst. 13)
Úprava vrácení daně (§ 54) se týká směsí:
• podle odst. 2, písm. d (benzín a líh) vzniká nárok na vrácení daně ve výši odpovídající
obsaženému množství lihu dnem uvedení do volného oběhu (odst. 1)
•
podle odst. 2, písm. d (benzín a ETBE) vzniká nárok na vrácení daně ve výši
odpovídající 45 % obsaženého množství ETBE a ve výši odpovídající obsaženému
množství nezreagovaného lihu dnem uvedení do volného oběhu (odst. 2)
V § 57 je navíc upraveno vrácení daně z minerálních olejů osobám užívajícím tyto oleje
pro zemědělskou prvovýrobu, lesní školky a obnovu a výchovu lesa ve výši 60 %
u minerálních olejů podle odst. 1, písm. b (nafta) a ve výši 80 % u směsi podle odst. 2 písm. c
(nafta + MEŘO).
87
Ve vztahu k lihu je navíc relevantní také ustanovení § 71, které stanoví osvobození
od daně z lihu pro zvláštně denaturovaný syntetický a zvláštně denaturovaný kvasný líh
určený k použití pro stanovený účel (odst. 1 písm. f).
Podpora výroby
Až do vstupu ČR do EU existoval systém podpory, prostřednictvím kterého byla
podporována jak pěstba tak prodej řepky pro výrobu MEŘO. Nařízení vlády 86/2001 Sb.,
které danou problematiku detailně upravovalo, však pozbylo platnost a nový systém dosud
nebyl definitivně ustaven, ačkoliv ČR již oznámila Evropské komisi úmysl zavést nový
program podpory pro směsná paliva zahrnující úlevu ze spotřební daně a přímou podporu
pro výrobce. Oznámená podpora spočívající v úlevě spotřební daně ve výši 3,084 Kč/l
směsného paliva – bionafty byla Komisí aprobována na dobu 6 let, přímá dotace výrobcům
bionafty ve výši 9,5 Kč/l MEŘO byla aprobována do konce roku 200615.
K návrhu Ministerstva zemědělství přijala vláda Usnesení č. 1025 ze dne 3. 11. 2004
o Zásadách dalšího postupu řešení problematiky stanovení podmínek pro poskytování dotace
na nepotravinářské užití semene řepky olejné pro výrobu methylesteru řepkového oleje,
kterým:
• Schválila Zásady dalšího postupu řešení problematiky stanovení podmínek
pro poskytování dotace na nepotravinářské užití semene řepky olejné pro výrobu
methylesteru řepkového oleje
• Uložila Ministerstvu zemědělství dopracovat návrh nařízení vlády o stanovení
podmínek pro poskytování dotace na nepotravinářské užití semene řepky olejné
pro výrobu methylesteru řepkového oleje
• Uložila Ministerstvu průmyslu a obchodu zpracovat návrh dlouhodobé strategie
využití biopaliv v České republice a předložit tento návrh vládě do 30. června 2005
Návrh nařízení byl stažen z programu jednání vlády dne 15. 12. 2004 k provedení
zkráceného připomínkového řízení.
V reakci na schválení směrnice 2003/30/ES přijala vláda Usnesení č. 833 ze dne 6. 8.
2003 k Programu Podpora výroby bioetanolu pro jeho přimíchávání do automobilových
benzínů a motorové nafty, pro záměnu metanolu při výrobě metylesteru řepkového oleje
a metyltercbutylesteru a jako alternativního paliva s podporou jeho uplatnění na tuzemském
trhu, kterým uložila:
• Ministerstvu zemědělství vytvořit podmínky pro výrobu potřebného množství
bioethanolu k 1. 1. 2006
• Ministerstvu průmyslu a obchodu stanovit, která biopaliva se mohou používat jako
PHM nebo jejich příměsi (vyhl. 229/2004)
• Ministerstvu průmyslu a obchodu novelizovat zákon o provozu na pozemních
komunikacích tak, aby byl k 31. 1. 2005 stanoven zákaz používání pohonných hmot
na bázi metanolu vyráběného z fosilních zdrojů pro účely použití k výrobě pohonných
hmot
15
Státní podpora N 206/2004 – Česká republika – Státní podpora za účelem podpory biopaliv
88
Následně v letošním roce vláda přijala Usnesení č. 825 ze dne 1. 9. 2004 o zajištění
obsahu minimálního množství biopaliva nebo jiného paliva z obnovitelných zdrojů
v sortimentu motorových benzínů v návaznosti na Program Podpora výroby bioetanolu
pro jeho přimíchávání do benzínů, pro záměnu metanolu při výrobě metylesteru řepkového
oleje a metyltercbutyléteru a jako alternativního paliva s podporou jeho uplatnění
na tuzemském trhu, kterým:
•
•
•
•
Schválila minimální kvótu výroby bioetanolu určeného výhradně pro palivové účely
v dopravě na trhu České republiky v režimu zákona č. 353/2003 Sb., o spotřebních
daních, ve znění pozdějších předpisů, pro období do 31. května 2013, a to ve výši
2 mil. hektolitrů ročně
Uložila Ministerstvu životního prostředí do 31.12.2004 předložit vládě návrh
na přidělení licencí
Ministerstvu financí vytvořit systém podpory biopaliv v souladu s čl. 16 směrnice
2003/96/ES – novelizace zákona 353/2003 Sb. s účinností nejpozději od 1.1.2007
Ministerstvu životního prostředí a Ministerstvu zemědělství předložit návrh právního
předpisu předpokládaného v § 3, odst. 10 zákona o ochraně ovzduší do 15. 10. 2004
Na základě těchto usnesení vyhlásilo MŽP výběrové řízení na rozdělení stanoveného
objemu dvou miliónů hektolitrů bioetanolu ročně, určeného výhradně pro palivové účely
v dopravě na trhu České republiky, pro období od 1. ledna 2007 do 31. prosince 2012.
Rozvoj biopaliv v EU
V současnosti je většina biopaliv (bionafta, bioethanol a ETBE) vyráběna z cukrovky,
pšenice a řepky. Největšími výrobci bionafty jsou Německo, následované Francií a Itálií.
Výroba bioethanolu v EU je soustředěna ve Španělsku, Polsku, Francii a Švédsku.
V současnosti je ve Španělsku, Francii a Polsku většina bioethanolu zpracována na ETBE,
ve Švédsku je bioethanol používán přímo.
Ve Finsku vláda iniciovala pilotní projekt výroby bioethanolu, s plánovanou roční
výrobní kapacitou 12 mil. litrů. Portugalská vláda schválila podporu ve výši 50 %
investičních nákladů na výstavbu zařízení na výrobu bionafty.
Španělsko jako největší výrobce bioethanolu v EU plánuje dosáhnout do roku 2006
výroby přes 500 mil. litrů a zvýšit výrobní kapacity pro bionaftu. Centrální i regionální vlády
poskytují finanční podpory na výstavbu výrobních kapacit i podpory na využívání
bioethanolu.
Výroba bioethanolu ve Švédsku pokrývá zhruba pětinu celkové spotřeby (nízko
i vysoko-obsahové směsi) zbývající část dováží z Brazílie a dalších států. Nová továrna
na výrobu bioethanolu s roční kapacitou 50 mil. litrů je budována v Norrköpingu.
Polský parlament v minulém roce schválil strategii rozvoje biopaliv do roku 2010
a předpokládá se stanovení povinného přimíchávání bioethanolu do benzínu v 4,5% poměru.
Rozvoj biopaliv je vnímán jako velká příležitost pro zemědělský sektor, v roce 2001 byla
řepka pěstována na 560 tis. hektarech.
89
země
bionafta (t)
bioethanol (t)
Česká republika
70 000
5 000
Dánsko
41 000
-
715 000
-
6 000
180 000
Francie
357 000
77 200
Itálie
273 000
-
32 000
-
-
131 640
Švédsko
1 000
52 300
Velká Británie
9 000
-
Celkem EU-25
1 504 000
446 140
Německo
Španělsko
Rakousko
Polsko
Tab.7.3 - Výroba biopaliv v EU-25 (2003)
Zdroj: Evropská komise (2004)
V řadě států, mezi jinými Rakousku, Francii, Finsku, Německu, Itálii, Španělsku,
Švédsku a Velké Británii jsou biopalivům přiznány daňové úlevy nebo jsou zcela osvobozeny
od spotřební daně.
země
snížení spotřební daně
Finsko
300
Francie
370
Německo
630
Itálie
230
Španělsko
420
Švédsko
520
Velká Británie
290
Tab.7.4 - Daňové úlevy pro bioethanol k 1.1. 2004 (v €/1000 l)
Zdroj: IEA (2004)
90
Stát
Francie
Česká
republika
Slovensko
Velká
Británie
Indikativní Mechanismus podpory (programy)
cíle 2005
Daňová úleva (2004) Podpora
(2010)
R&D
2%
32 €/hl FAME
37 €/hl ethanol
v ETBE
37€/hl ethanol přímo
cca 3 %
9,5 €/hl směsného
paliva – bionafty
vratka daně na ethanol
ve směsích
2%
Připravuje se
0,3 %
20 pencí /l bionafta
Ano
20 pencí /l bioethanol
(od 2005)
Nizozemí
Švédsko
2 % (2006)
3%
Připravuje se
Výjimka pro CO2
neutrální paliva a
pilotní projekty
Španělsko
2%
Portugalsko
1,15 %
Nulová sazba na obsah
biopaliva
Výjimka pro biopaliva
(návrh)
Malta
0,02 %
(2003)
Litva
2%
Lotyšsko
Irsko
2%
0,06 %
Maďarsko
0,4 - 0,6 %
Řecko
(2 % )
Německo
2%
úplná výjimka pro
biopaliva
Ano
Finsko
0,1 %
Ano
Estonsko
Dánsko
Kypr
0%
Není
Není
V současnosti pouze
pro CNG a LPG
výjimka pro biopaliva
Nulová daň z CO2
Ano
Podpora
výroby
FAME (od
1992)
Jiné přímé
podpory
9,5 Kč/l
MEŘO
Pěstitelé (do
května 2004)
Směsi
Směsi
Směsi
Směsi
Podpora
výstavby
rafinerie na
použité oleje
(Skotsko)
Podpora pro
přepracování
dřeva na
ethanol
Způsob užití
(směsná/čist
á paliva)
Flexi-fuel
vozidla
Směsi i čisté
Směsi
Ano
Podpora pro
přepracování
odpadních
olejů
Úleva na obsah paliva
z biologických
materiálů
Ano
Úleva pro biopaliva
pro pilotní projekty
Úleva ze spotřební
daně (návrh)
Vrácení spotřební daně
u biopaliv
Připravuje se
Připravuje se
Kapitálové
grantové
podpory
Experimentál
ní výroba
podpora
výstavby
rafinerií na
bionaftu
50% daňová
úleva na
hybridní
vozidla
Směsi
Nyní čisté
bude směs
směs
Demonstrační Čisté i směsi
projekty –
100 traktorů
Demonstrační Směs
projekty
Ano
Připravuje
se
Grantové
schéma pro
OZE
Tab.7.5 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (1.část)
91
Současná spotřeba (2004)
Stát
FAME
Francie
387 500 t
Česká republika
80 000 t
(predikce)
3 573 t
(2003)
194 tis. hl
(prodej
2003)
-
Slovensko
Velká Británie
Nizozemí
Ethanol
(ETBE)
12 000 t
ethanol
(199 000 t
ETBE)
149,6 tis.
m3
Španělsko
65 810 t
(2003)
152 000 t
(2003)
Portugalsko
-
-
Malta
Litva
300 hl
-
Irsko
Maďarsko
Řecko
Německo
Finsko
Estonsko
Dánsko
Kypr
800 000 t
(2003)
-
Rozvoj bioethanolu -kvóty na výrobu 2
mil. hl/rok
-
5,4 tis. m3
2 500 t
(2003)
180 hl
Plán zvýšit produkci na 800 000 t do
roku 2007
-
Švédsko
Lotyšsko
Výhled
ostatní
biogas 11
mil. Nm3
Většina ethanolu dovoz (Brazílie, Norsko
Zemní plyn
apod.)
14 mil.
3
Nm
Zemní plyn
9 600 m3
-
Zvažováno využití dobrovolných dohod
(veřejná doprava)
chybí potenciál (zemědělská produkce)
-
Bioethanol po roce 2006
-
Paliva z biomasy (BTL duele)
7,9 mil. l
(2003)
-
Využití dřevní hmoty
45 000 t
(výroba
2003)
Využití upotřebených olejů
Tab.7.6 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (2.část)
92
8. ZHODNOCENÍ A DOPORUČENÍ
Proč obnovitelné zdroje?
Problematika energetických surovin se stala předmětem zájmu v sedmdesátých letech
minulého století, kdy dochází k prvé energetické krizi a kdy se objevují úvahy o variantních
možnostech substituce fosilních paliv.
Prvotní byl energetický problém, který vyvolal úvahy o náhradě fosilních paliv v případě
jejich nedostatku. Tyto tendence trvají do současnosti a stanou se prioritní záležitostí
i pro budoucnost – zajistit bezpečné zásobování Evropy a tím i České republiky. Tato
podmínka je ovšem spojena s otázkou, jak zajistit vhodnou náhradu za dovážené energetické
zdroje tak, aby bylo dosaženo soběstačnosti.
Energetický problém byl doplněn neméně vážným problémem tvorby skleníkového
efektu, kdy jedním z dominujících přispívatelů je dioxid uhlíku. Tento oxid je hlavním
produktem spalovacího procesu fosilních paliv.
V řadě států se objevují možnosti jak nahradit fosilní paliva jinými alternativami. Jedna
z nich je produkce biologických paliv. Pro podporu tohoto přístupu existuje řada
argumentů:
•
•
•
•
•
podpora zemědělství
snížení emisí a podpora životního prostředí
zvýšení nezávislosti v dovozech energetických zdrojů
obohacení směsi s klasickými palivy a snížení spotřeby klasických zdrojů
stimulace zaměstnanosti.
Směrnice 2003/30/EU o podpoře alternativních paliv vychází z třech základních cílů
nebo požadavků:
1. bezpečnost zásobování
2. skleníkový efekt
3. uplatnění zemědělství
Směrnice však neukládá povinný přídavek biopaliv do benzinů ani neurčuje výši
tohoto přídavku. Stanovuje pouze povinnost členských zemí podporovat použití biopaliv
v dopravě s cílem dosažení určitého podílu těchto paliv na trhu pohonných hmot. Tohoto
podílu lze dosáhnout:
•
•
•
míšením biopaliv s klasickými palivy
spálením čistého biopaliva
deriváty původních biokomponent, např.přeměnou bioethanolu na vhodnější
formu (ETBE).
93
Hledisko trhu
Zatím lze z dosavadního zaměření diskusí soudit, že využívání biopaliv se může ubírat
ve třech směrech:
•
•
•
bioethanol s míšením s benzinem do 5%, i když je možno podíl zvýšit
bio ETBE, kdy lze míšení zvýšit do 15%. Výrobu a míšení lze provádět v rafineriích
místo výroby MTBE
FAME: široké spektrum výchozích surovin, ale evropský standard kvality je dán
normou EN 14214
Tržní podmínky nutno respektovat jak z hlediska výrobce, tak zákazníka:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
u výrobce jde o podnikatelskou aktivitu, byť v mnoha případech může zapůsobit
legislativa
bruselská směrnice ale dává poměrně širokou možnost pro národní rozhodování
pokud bude rozhodnuta výroba určité komponenty, pak je nutno vytvořit standardní
trh
s dostatečným objemem výroby
s akceptovatelnou cenou
a ochotou zákazníků takové palivo nakupovat.
na prvém místě je užitná hodnota takového paliva, která může být charakterizována
např. spotřebou, startováním, pak dostupností a v neposlední řadě i cenou.
zde svoji roli sehraje otázka vazby nákladů, dotací, ceny a zisku.
tento problém by měl být řešen v rámci tohoto úkolu v metodách scénářů.
Bioethanol
Bioethanol se na trhu paliv objevuje prakticky s prvním automobilem a současně
s automobilovým benzinem (BA). První automobilové výrobky (v USA, ale i u nás) užívaly
tuto palivovou formu. Jako alternativní palivo se bioethanol neustále v čase vrací přesto,
že není nijak zvláštní palivo.
Zavádění alternativních možností vždy vyžaduje systémový přístup. Tento přístup může
být popsán následujícími kroky:
• Surovinová báze
• Vývoj paliva
• Technologie výroby
• Kvalitativní vlastnosti
• Legislativa
• Potřebné množství
• Míšení paliva
• Životní prostředí
• Energetická bilance
• Ekonomické podmínky
• Marketing a distribuce
V celém cyklu od potřebných surovin až po distribuci nevytváří úzká místa a to je
hlavní důvod proč se v průběhu času neustále vrací.
94
Suroviny a technologie výroby
•
•
•
•
•
•
•
Suroviny se mohou lišit cenou od odpadu až po cenově náročnou surovinu.
Tradiční výroba v lihovarech je spojena s využíváním sacharidových složek
v zemědělských plodinách (cukr, škrob). Výroba v Brazílii byla prováděna na bázi
cukrové třtiny, v USA využívali kukuřici nebo v ČR rovněž využívány obilniny.
Cena suroviny asi 80% ve struktuře výrobních nákladů.
Vysoký obrat na hektar přitahuje zemědělství a jeho zájem o výrobu ethanolu.
Výroba bioethanolu je možná z jakéhokoliv druhu biomasy včetně odpadů z těžby
dřeva, ze starého papíru a komunálních zbytků.
Postupy založené na enzymatické hydrolýze polysacharidů umožňují stát se
konkurenty zemědělských produktů a lihovarů, které ethanol vyrábějí.
Pro rok 2005 se odhaduje celosvětová produkce ethanolu na 43 miliónů m3 s tím,
že okolo 65 - 70% by bylo použito pro motorová paliva.
Přídavek do benzinů
•
•
•
•
•
vedle ethanolu více komponent: methanol, MTBE nebo ETBE připravovaný
z ethanolu.
bioethanol lze mísit s benzinem v jakémkoliv poměru, problém je s distribucí.
afinita k vodě (technologická a ze vzdušné vlhkosti).
problém skladování
úpravy vozidel bude nutno vždy prověřit z hlediska materiálů palivového systému a
z hlediska charakteristik vlastního paliva.
Poznatky z USA:
•
•
•
•
•
•
•
•
za alternativní palivo je považováno palivo, ve kterém biosložka je alespoň 85%.
přesto, že představují zemědělskou velmoc, bioethanol není konkurentem klasickému
palivu. Dotace na federální úrovni zatěžují rozpočet.
hlavní problém je v riziku změn cen klasických zdrojů.
koncentrace kapacit je z hlediska tržního systému neúnosná, byť využívá ekonomie
z rozsahu.
systém pro palivo E85, kde je 85% bioložky však není zabezpečen plošně, neboť
neexistuje dostatečný, nezávislý distribuční systém s dostatečným počtem čerpacích
stanic.
proti ethanolu hovoří zejména jeho nižší výhřevnost, což vede k větší spotřebě
a k vyšším nárokům na jeho vyrobené množství.
v USA nákladově a tudíž i cenově není konkurenčně schopný s klasickým benzinem.
výroba je dotována a navíc chráněna proti nezemědělským výrobcům a zahraničním
výrobcům a výrobě jiných biosložek.
95
V ČR by měla
•
•
•
proběhnout diskuse o vhodnosti použití biokomponent – MPO, MZ, MŽP, MD
vazby: výroba automobilů a produkce paliva, distribuce, zákazníci
formulace priorit pro řešení a použití biokomponent
Tři možnosti využití ethanolu:
1. Přímý přídavek do automobilového benzinu do 5% objemových. Negativní vlastnosti
lihu: vysoký tlak par, vysoká afinita k vodě, korosivní vlastnosti a odlučování lihu
z benzinu.
2. Řešení je buď ve vhodném aditivu nebo v převedení lihu na ETBE.
3. Vytvoření směsi s 85 – 95% lihu. (úpravy motorů a vyšší spotřeba).
Výroba biosložek bude záviset na:
•
•
•
velikosti nákladů s ohledem na stanovení ceny.
udržení určité cenové hladiny bude znamenat stanovení určitých ekonomických
opatření.
Zákon č. 353/2003 Sb.o spotřebních daních.
Vytvoření trhu biopaliv předpokládá:
•
•
•
•
•
Přípravu petrolejářských podniků na užití biopaliv
Rovné podmínky podnikání a nabídky na trhu pohonných hmot
Ekonomická a daňová pravidla
Technické normy pro všechna paliva používaná na trhu paliv
Podmínky pro automobilový průmysl (konstrukce a výroba umožňující použití
biopaliv a jejich směsí v definované kvalitě)
Systémový přístup musí bezpodmínečně zahrnout následující faktory:
•
•
•
technické a technologické faktory (konstrukce a technologie dopravních prostředků,
typ motorů, druhy paliv, rozsah oprav a údržba),
ekonomické podmínky (tržní principy, finanční a daňová opatření),
legislativní a regulační opatření (regulativní a normativní podmínky pro kontrolu
emisí, technického stavu, kvality paliv).
Výsledky zkoušek různých koncentrací bioethanolu prováděné na motoru
Š FABIA 1,4 l s výkonem 50 kW přinesly tyto závěry (pro tyto závěry byla využita
technická zpráva Ústavu pro výzkum motorových vozidel „Použití lihobenzínových
směsí k pohonu zážehových motorů“ z listopadu 2003 - grafy, dokládající následující
závěry, jsou uvedeny v příloze 3. této zprávy):
Zkoušky na brzdě:
• nebyl vykázán žádný negativní vliv na výkonové parametry a na emise motoru
• mírný vzestup ve spotřebě paliva závisející na vyšším podílu bioethanolu
96
Zkoušky na válcovém dynamometru:
• do 15% bioethanolu bez podstatných vlivů na výkon a emise
• vyšší koncentrace bioethanolu zvyšovaly emise oxidů dusíku (s ohledem na předpis
EHK 83.05-II B s platností od letošního roku)
• mírně zvýšená spotřeba paliva
• potvrzena možnost použít koncentrace do 15% bioethanolu ve směsi
s automobilovým benzinem BA95N.
• nelze zobecnit pro kterýkoliv typ motoru
• nutno provést zkoušky a ověřit u každého typu motoru
• ověřit v dlouhodobém provozu
Další úvahy by se měly ubírat syntézou tří oblastí byť každá z nich bude asi prosazovat
své partikulární zájmy:
•
•
•
využití domácích zdrojů,
energetické přeměny od zdrojů po spotřebu energie
problematika životního prostředí
Pokud bude uvažováno o využívání bioethanolu , případně jeho derivátů, jako možné
náhrady ropy, je potřebné soustředit se na podstatné důvody, které vedou k využívání tohoto
paliva.
Historicky vzato, výroba ethanolu ze zemědělských produktů a jeho využití jako
automobilového paliva není žádná novinka. V období před druhou světovou válkou to byly
převážně agrární důvody jako motivace této výroby. Po ovládnutí energetického trhu ropou
a zemním plynem výroba ethanolu se stala nerentabilní. Zájem energetický se objevil
až v osmdesátých letech, kdy dochází ke zvýšení cen ropy. Tyto dva důvody se ovšem mohou
z hlediska času přibližovat, ale i diametrálně rozcházet. K jejich sblížení může pomoci další
důvod: ochrana životního prostředí, spolehlivost a bezpečnost dodávek klasických paliv
a zejména soběstačnost. Pak sblížení energetického přístupu k využívání biopaliv
a zemědělského energetického zdroje těchto paliv může vytvořit nadějný trh těchto paliv
(Brazílie a USA). Podstatná ovšem zůstává situace na ropném trhu.
V energetické bilanci je biopalivo pořád považováno za lokální zdroj. Pokud by
náhrada tímto palivem činila 5%, pak jen v silně motorizované zemi jako je SRN by
produkce bioethanolu byla kolem 50 milionů tun za rok.
Docházíme k aktuálnímu problému, jak velké plochy zajistit pro nepotravinářskou
výrobu a kolik věnovat na potravinářské účely i s ohledem na potravinářskou situaci
v rozvojových zemí. Bude tedy zhodnocení zemědělské problematiky předmětem studie,
kterou hodlají zpracovatelé této práce zadat zemědělským odborníkům.
Následující etapa bude věnována analýze vodíkového hospodářství, zpracování
případových studií (jedna věnovaná Francii je součástí této práce) a přípravě faktorů
pro scénáře možností nasazování biopaliv. Z předchozího přehledu je zřejmé, že bude nutno
vzít v úvahu řadu oblastí a faktorů, které ne vždy působí souhlasně.
97
Literatura:
BABFO (2000): Emissions from Liquid Biofuels, BABFO, Velká Británie
BLT (2000): The Introduction of Biodiesel as a Blending komponent to Diesel Fuel
in Austria. Final Report of NTB-net Phase IV. Bundesanstalt für Landtechnik. Vídeň, březen
2000
Cionová, E., Kittel, H. (2004): Bioetanol jako komponenta automobilových paliv. Česká
rafinérská, Kralupy nad Vltavou. Dostupné na stránkách ČAPPO (www.cappo.cz)
ČAPPO (2004): Sborník z odborného semináře “Moderní pohonné hmoty a maziva pro
motorová vozidla 2004“
ČAPPO (2004): Zápis z odborného semináře “Užití biopaliv v dopravě”. Dostupné
na stránkách ČAPPO (www.cappo.cz)
Delvaux, L. (2004) Promoting Biofuels in Energy Supply the European Legal Framework,
EIA (1994): Alternatives to Traditional Transport Fuels: An Overview, U.S., Department
of Energy
EPA (2004): State Actions Banning MTBE. EPA, June 2004
IEA (2004): Biofuels for Transport. An international Perspective. International Energy
Agency, 2004.
European Environmental Law Review, March, pp 66-78
European Commission (2004) Communication from the Commission to the Council and the
European Parliament – The share of renewable energy in the EU, COM(2004) 366 final
European Commission (2004) Communication from the Commission to the European
Parliament, the Council, the Economic and Social Committee and the Committee of the
Regions on alternative fuels for road transportation and on set of measures to promote the use
of biofuels, COM(2001) 547 final
European Commission (2003) Proposal for a Council Regulation establishing common rules
for direct support schemes under the common agricultural policy and support schemes for
producers of certain crops, COM(2003) 23 final
Gremlica, T. (2004) Přehled environmentálního práva ES, právní úpravy a technických
norem v oblasti ochrany životního prostředí ČR, MŽP Praha
Horák, P. - Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě, FD ČVUT 2004
IFEU (2004): CO2 Mitigation through Biofuels in the Transport Sector. Status and
Perspectives. Main Report. Institute for energy and Envrionmental Research Heidelberg,
srpen 2004
98
Kára,J., Pastorek, Z., Jevič, P. - Biomasa, obnovitelný zdroj energie, FCC Public 2004
Kutáček, S., Tvarůžková, J., Cholava, R., Šeďa, V., Adamec, V., Možnosti využití
bioethanolu v dopravě, Doprava 2003/6
Munack (2003): Untersuchung von Biodiesel und seinen Gemischen mit fossilem
Dieselkraftstoff auf limitierte Emissionen. Institut für Technologie und Biosystemtechnik.
Braunschweig, 2003
NKÚ (2003) Finanční prostředky státu určené na podporu využití ekologických paliv
získaných nepotravinářského využití zemědělské půdy, zpráva 02/18, Věstník Nejvyššího
kontrolního úřadu, částka 3
NREL (2002): Issues Associated with the Use of Higher Ethanol Blends (E-17 – E-24).
Technical Report, National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA, 2002
NREL (2003): NOx Solutions for Biodiesel. Final report. National Renewable Energy
Laboratory. Colorado, USA, 2003
NREL (2003a): The Effect of Biodiesel composition on Engine Emissions from a DDC Seies
60 Diesel engine. Final report. Report 2 in a series of 6. National Renewable Energy
Laboratory. Colorado, USA, 2003
Ministerstvo zemědělství ČR (2004) Zpráva pro Evropskou komisi k realizaci směrnice
Evropského parlamentu a Rady 2003/30/ES z 8. května 2003
UVMZ (2003): Technická zpráva Použití lihobenzínových směsí k pohonu zážehových
motorů.
Závěrečná zpráva TECH – Z 27/2003, Ústav pro výzkum motorových vozidel, s.r.o., Praha,
2003
VUZT (2000): Využití bioetanolu v pohonných hmotách – podklady pro dotační titul MZe.
Závěrečná zpráva funkčního úkolu. Výzkumný ústav zemědělské techniky, Praha, 2000
Internetové zdroje:
EBB (European Biodiesel Board): http://www.ebb-eu.org/
ČAPPO (Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu): http://www.cappo.cz
99
SEZNAM TABULEK:
Tab. 3.1 - Srovnání přepravních výkonů veřejné os. dopravy v letech 1995 – 2002................ 9
Tab. 3.2 - vývoj počtu osobních automobilů v ČR (1995 – 2002) .......................................... 9
Tab. 4.1 - Výfukové emise motorů Škoda ML 637NGS a ML637 podle EHK49 EUROIII .. 26
Tab. 4.2 - porovnání emisí z plynových vznětových motorů ................................................ 27
Tab. 4.3 - Návrh kvalitativních požadavků na bioplyn jako pohonné hmoty......................... 33
Tab. 4.4 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor……………32
Tab. 4.5 - Typické složení surového bioplynu pocházejícího z různých zařízení .................. 34
Tab. 4.6 - Přehled potenciálu bioplynu v ČR………………………………………………...34
Tab. 5.1 - Způsoby využití biomasy k energetickým účelům................................................ 37
Tab. 5.2 - Produkce emisí CO2 na osobu vybranými zeměmi v r. 1997 ................................ 37
Tab. 5.3 - Vhodnost aplikace jednotlivých způsobů konverze biomasy k energet. účelům.... 38
Tab. 5.4 - Zdroje energeticky využitelné biomasy................................................................ 39
Tab. 5.5 - Struktura zemědělského půdního fondu ČR ......................................................... 40
Tab. 5.6 - Předpokládaná struktura zemědělské půdy........................................................... 40
Tab. 5.7 - Produkce etanolu pro jednotlivé plodiny.............................................................. 41
Tab. 5.8 -Plán podílu (%) alternativních paliv na spotřebě motorových paliv v EU.............. 42
Tab. 5.9 - Produkce metylesterů mastných kyselin v Evropě v roce 2003 v tis. t .................. 42
Tab. 5.10 - Minimální požadavky na palivový plyn pro speciální plynový motor................. 42
Tab. 5.11 - Elementární složení a výhřevnosti m. nafty, řepkových metylest. a jejich směsí. 43
Tab. 5.12 - Ukazatele jakosti paliva metyleSTERY mastných kyselin podle normy jakosti
ČSN EN 14214 ............................................................................................... 44
Tab. 5.13 - výrobní náklady na 1 litru bezvodého bioetanolu ............................................... 47
Tab. 5.14 - Povolený obsah oxigenátů v automobilových benzínech................................... 49
Tab. 5.15 - Výhřevnosti a hustota energie pro benzin, bioetanol, etyl-terc-butyléter (ETBE)
a metyl-terc-butyléter (MTBE)........................................................................... 50
Tab. 5.16 - Elementární složení a výhřevnosti motorové nafty, řepkových metylesterů a jejich
směsi.................................................................................................................. 50
Tab. 5.17 - Odhadovaná produkční kapacita výroby bionafty v EU-15, 2004...................... 52
Tab. 5.18 - Porovnání emisí bionafty z různých přírodních surovin ..................................... 54
Tab. 5.19 - Srovnání emisí nafty a bionafty během LCA..................................................... 55
Tab. 5.20 - Vlastnosti bioetanolu jako komponenty automobilového benzínu ...................... 56
Tab. 5.21 - Emise z ředění benzínu etanolem na mld. vozomílí........................................... 57
Tab. 5.22 - Relativní emise z Brazilského programu zavádění etanolu jako paliva .............. 57
Tab. 5.23 - Parametry etanolu a jiných látek v oboru tekutých paliv……………………….56
Tab. 5.24 - Emise celkového palivového cyklu z benzínu a z jeho náhražek.........................58
Tab. 5.25 - Srovnání emisí bionafty z řepky a bioetanolu z pšenice .................................... 59
Tab. 5.26 - Srovnání dopadů skleníkových plynů ............................................................... 60
Tab. 5.27 - Ceny produkce biopaliv ve Francii .................................................................... 62
Tab. 5.28 - Tržní situace pohonných hmot ve francii v roce 2002 (tis.tunách) ...................... 66
Tab. 6.1 - Fyzikální vlastnosti některých kapalných paliv na bázi uhlovodíku...................... 75
Tab. 7.1 - Vymezení pohonných hmot podle vyhlášky 229/2004 Sb .................................... 85
Tab. 7.2 - Spotřební daň z pohonných hmot (stav k 1.1.2005).............................................. 87
Tab. 7.3 - Výroba biopaliv v EU-25 (2003) ........................................................................ 90
Tab. 7.4 - Daňové úlevy pro bioethanol k 1.1. 2004 (v €/1000 l)......................................... 90
Tab. 7.5 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (1.část)....................... 91
Tab. 7.6 - Srovnání národních implementací směrnice o biopalivech (2.část)....................... 92
100
SEZNAM OBRÁZKŮ:
Obr. 3.1 - Počet vozidel v České republice, Zdroj: CDV...................................................... 10
Obr. 3.2 - Energetická náročnost dopravy, Zdroj: CDV ....................................................... 11
Obr. 3.3 - Prodej pohonných hmot, Zdroj: CDV .................................................................. 12
Obr. 3.4 - Vývoj emisí vybraných látek v dopravě, Zdroj: CDV .......................................... 13
Obr. 3.5 - Produkce CO2 ………………………………………………………………………...13
¨¨Obr. 3.6 - Emise oxidu uhelnatého, Zdroj: CDV ............................................................... 15
Obr. 4.1 - Počty vozidel na CNG na světě............................................................................ 24
Obr. 4.2 - Blokové schéma motoru ML 637 NGS ................................................................ 26
Obr. 4.3 - Ekobus výrobek firmy Nordlogistic ..................................................................... 28
Obr. 4.4 - Charakteristiky plynového motoru Cummins BG 230.......................................... 29
Obr. 4.5 - Autobus LAHTI 402/CZ-B.................................................................................. 30
Obr. 4.6 - Karosa City bus CNG.......................................................................................... 30
Obr. 4.7 - schéma zástavby vozidla na CNG........................................................................ 32
Obr. 5.1 - Blokové schéma výroby bioetanolu z obilovin (zdroj: Vogel-busch)................... 48
SEZNAM GRAFŮ:
Graf č. 5.1 - Rozsah očekávaného snížení skleníkových plynů z biopaliv ............................ 51
Graf č. 5.2 - Vývoj prodeje bionafty v EU-15 (1998 – 2002) .............................................. 52
Graf č. 5.3 - Snížení emisí s rostoucí mírou ředění bionafty (Zdroj: IEA, 2004)................... 54
Graf č. 5.4 - Zemědělská produktivita biopaliva (hl/ha) ....................................................... 61
Graf č. 5.5 - Energetický obsah různých pohonných hmot (mJ/kg) ...................................... 62
Graf č. 5.6 – Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví bioetanolu (g CO2/ kilogram) ......... 63
Graf č. 5.7 - Ukazatel skleníkového efektu pro odvětví oleje a EMHV ................................ 64
Graf č. 5.8 - Energie vrácená/energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví bioetanolu .. 65
Graf č. 5.9 - Energie vrácená/energie neobnovitelná mobilizovaná pro odvětví oleji a MHV66
Graf č.5.10 - Etanol a francouzské benzínové exporty (v milionech hektolitrů) .................... 67
Graf č.5.11 - Rozdělení přidané hodnoty podle etap výroby bionafty................................... 69
101

Závěrečná zpráva za rok 2004 (leden 2005)

Transkript

Podobné dokumenty

klimatizace EVERSTAR část

Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice II

2006-Kovar_SPZOseminar 315KB Sep 30 2007 10:32:28 PM

Návody pro laboratorní práce ústavu 215

Priorita č. 3

výroční zpráva - SDA - Svaz dovozců automobilů

prokázáno 5%

03.01 - tabulka adsorbce

Potenciál biopaliv ke snižování zátěže životního prostředí ze silniční

OBILNÝ LIHOVAR NA VÝROBU BIOETHANOLU EMPLA, spol