Súčasný stav a nevyhnutnosť decentralizácie výroby bioplynu z odpadových druhov biomasy

 František Zacharda,  Štefan Pásztor

AGROBIOENERGIA, združenie pre poľnohospodársku biomasu

Úvod

Obdobie budovania bioplynových staníc na Slovensku datujeme od prijatia zákona č. 309/2009 Z.z. o podpore obnoviteľných zdrojov energie a vysoko účinnej kombinovanej výroby a o zmene a doplnení niektorých zákonov. Zákon garantuje určité výhody pre investorov a prevádzkovateľov bioplynových staníc, čo v konečnom dôsledku zabezpečuje návratnosť investícií. Myšlienka  urýchlenia návratnosti investícií poznačila aj charakter budovaných bioplynových staníc, tieto boli vo väčšine prípadov zamerané na spracovanie kukuričnej siláže, ktorá najmä svojou výťažnosťou bioplynu je akousi garanciou dosahovania zisku z prevádzky BPS.

Súčasný stav BPS na Slovensku je charakterizovaný najmä vysokou hodnotou priemerného inštalovaného výkonu, ktorý dosahuje 960 kWe, pri celkovom počte 110 BPS. Hodnotou elektrického výkonu sme sa zaradili na čelné miesto medzi krajinami, ktoré prevádzkujú BPS. V Nemecku, ktoré je bioplynovou  veľmocou,  je priemerný inštalovaný výkon BPS cca 495 kWe, pri celkovom počte viac ako 8000 BPS v roku 2015. Spotreba kukuričnej siláže do bioplynových staníc na Slovensku, dosiahla podľa odborného odhadu  až 1,2 mil. ton kukuričnej siláže za rok. Ďalšie budovanie BPS na spracovanie kukuričnej siláže môže byť pre Slovensko škodlivé, pretože celková  produkcia kukuričnej siláže je len o niečo vyššia ako 2,2 mil. ton ročne a  ďalšia spotreba na produkciu bioplynu  môže ohroziť zásoby objemových krmív pre živočíšnu výrobu.  Podľa odborných odhadov je v súčasnosti podiel kukuričnej siláže v kŕmnej dávke pre hovädzí dobytok asi 6 kg/ks/deň, pričom v roku 2012 to bolo ešte 10 kg/ks/deň. Podľa vzorových receptúr je odporúčaný podiel kukuričnej siláže v kŕmnej dávke 12 až 15 kg/ks/deň. Sprievodným  negatívnym  javom  je aj to, že  pestovanie kukuričnej siláže pre BPS zaberá ornú pôdu vo výmere viac ako 43 000 ha.  Ďalším negatívnym javom je skutočnosť, že výrobné náklady a teda aj predajná cena kukuričnej siláže za ostatné roky vzrástla na úroveň okolo 40 eur za tonu, oproti 25 eur za tonu v roku 2010, čo je už na hranici ekonomickej efektívnosti.  Uvedené skutočnosti naznačujú, že pri ďalšom budovaní nových  bioplynových  staníc na Slovensku sa  budeme musieť orientovať na spracovanie iných druhov biomasy.

Do popredia záujmu odborných kruhov v poľnohospodárstve sa dostáva pretrvávajúca  potreba riešenia manipulácie a skladovania odpadovej biomasy zo živočíšnej výroby. Jednoducho, je to potreba  riešenia hnojovej koncovky fariem živočíšnej výroby. Viaceré dokumenty udávajú, že celková produkcia biologických odpadov vo forme  hnoja, hnojovice a exkrementov zo živočíšnej výroby je okolo 10 mil. ton za rok.  Pretože chovy hospodárskych zvierat sú relatívne rovnomerne rozmiestnené po celom území Slovenska,  je aj produkcia biologických odpadov rovnomerne rozložená,  [1 ], pozri graf č. 1.

Graf č. 1  Podiel produkcie biomasy živočíšneho pôvodu pripadajúci na kraje

V rokoch 1990 až 2005 výrazne poklesol stav hospodárskych zvierat u všetkých kategórií[ 5]. Počty hovädzieho dobytka poklesli o 66% (pokles o 1 035 000 ks), ošípaných o 56% (pokles o 1 413 000 ks), oviec o 48% (pokles o 291 000 ks) a hydiny o 15% (pokles o 2 394 000 ks). Tento proces bol sprevádzaný ďalšími  negatívnymi dopadmi počnúc likvidáciou ustajňovacích priestorov, znižovaním zamestnanosti, nevyužívaním poľnohospodárskej pôdy, najmä v horských a podhorských oblastiach. Posledné roky  naznačujú  stabilizáciu stavov hospodárskych zvierat, pozri tabuľku 1.  Zámery Ministerstva pôdohospodárstva a rozvoja vidieka, ktoré sú uvedené v Koncepcii  rozvoja pôdohospodárstva SR na roky 2013 – 2020,

Tabuľka 1:   Vývoj stavov hospodárskych zvierat v SR v rokoch 2009 – 2014

Kategória zvierat Rok 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Stavy zvierat v ks  
HD spolu 471 965 467 125 463 360 471 091 467 820 463 500
Z toho kravy 204 133 204 386 201 307 202 589 198 978 201 100
Ošípané  spolu 740 862 687 260 580 393 631 464 637 167 629 500
Z toho prasnice 43 935 41 261 37 371 39 679 40 549 40 200
Ovce spolu 376 978 394 175 393 927 409 569 399 908 377 400
Z toho bahnice 254 601 263 764 264 977 272 205 269 787 257 990
Hydina spolu 13 583 284 12 991 916 11375 603 11 849 818 10 968 918 12 494 000
Z toho sliepky 6 252 243 6 266 205 6 183 382 6 265 511 5 680 915 5 651 300

Zdroj: www.statistics.sk, Správa o poľnohospodárstve a potravinárstve SR 2014

však predpokladajú   nárast stavov hospodárskych zvierat, potrebný na zabezpečenie rastu produkcie mlieka a mäsa na domáci trh. To súčasne vytvára určité garancie dlhodobej produkcie a stabilitu množstva vyprodukovaných biologických odpadov.  V tejto súvislosti si musíme uvedomiť, že produkcia odpadov zo živočíšnej výroby (biomasa živočíšneho pôvodu)  nám poskytuje na jednej strane bohatý obnoviteľný zdroj energie ale na strane druhej je to materiál, ktorého skládkovaním a manipuláciou  vznikajú nežiaduce  dopady na životné prostredie.

Legislatívne podmienky EU pre problematiku manipulácie, skladovania a spracovania živočíšnych  vedľajších  produktov  určuje  Nariadenie EP a Rady č. 1069/2009 z 21. októbra 2009 , v zmysle nariadenia komisie (EÚ) č. 142/2011 z 25. februára 2011, ktorým sa vykonáva nariadenie Európskeho parlamentu a Rady (ES) č. 1069/2009. To znamená, že biomasou  živočíšneho pôvodu a biologicky rozložiteľným odpadom,  sa budeme musieť  v budúcnosti oveľa vážnejšie zaoberať a to bez ohľadu na to aké výstupné produkty sa technológiou ich spracovania získavajú. Pre oba druhy biomasy sa odporúčajú ako najvhodnejšie technológie na spracovanie, a to práve technológia anaeróbnej alebo  technológia  aeróbnej fermentácie, to znamená výroba bioplynu alebo kompostu. Špecifické znaky pre energetické využitie týchto druhov biomasy sú dané prostredím, kde  sa biomasa produkuje, a to najmä  množstvo, vlastnosti a garancia dlhodobej produkcie biomasy ( podľa druhu chovaných zvierat, koncentrácia zvierat, a pod.) . Ďalej je to posúdenie vhodnosti technológie s prihliadnutím  na možnosti realizácie výstupných produktov (realizácia bioplynu na výrobu elektriny, tepla, príp. biometánu, odbyt kompostu a pod.).

Uvedené špecifické znaky pre energetické využitie týchto druhov biomasy naznačujú, že sa jedná o problematiku vyššieho rozvoja zdrojov miestneho, regionálneho významu, s krátkym logistickým prepojením zdrojov a technológie spracovania. V tejto súvislosti má veľký význam dokument Európskej komisie KOM/2011/0885 s názvom Plán postupu v energetike do roku 2050 [ 3 ], ktorý popisuje predpokladaný vývoj v oblasti energetiky v krajinách EÚ. Ťažiskom energetiky v krajinách EÚ sú dve skupiny energetických zdrojov a to:

 centralizované systémy, do ktorých radíme predovšetkým jadrové elektrárne, tepelné elektrárne a veľké vodné elektrárne. Pre úplnosť informácie uvádzame, že centralizované systémy sú ťažiskové, vyznačujú sa vysokým a stabilným elektrickým výkonom, zvyčajne tvoria základné zdroje energetického systému väčšiny  krajín. Tepelné elektrárne na fosílne palivá sú veľkým znečisťovateľom ovzdušia (emisie CO2, CH4, vodná para a i.) a naopak jadrové elektrárne považujeme za nízkouhlíkové, tzv. čisté (ak neuvažujeme s problémami s vyhoretým jadrovým palivom, prípadne inými kontaminovanými odpadmi, ktorých bezpečné úložiská sú svetovým problémom).

Druhým sú tzv. decentralizované systémy, medzi ktoré radíme predovšetkým malé zariadenia na energetické využívanie obnoviteľných zdrojov energie. Výkon týchto zariadení sa pohybuje od najnižších (niekoľko desiatok kWe) až po MWe, veľkosť navrhnutého zariadenia má podľa zdrojov biomasy regionálny charakter so všetkými znakmi i benefitmi lokálneho využívania odpadovej biomasy.

Budovaniu decentralizovaných systémov zariadení na energetické využívanie OZE venuje  Európska únia veľkú pozornosť.  Európsky hospodársky a sociálny výbor sa 14. februára 2013 rozhodol podľa článku 29 ods. 2 rokovacieho poriadku, vypracovať stanovisko z vlastnej iniciatívy na tému „Bezpečnosť potravín a bioenergia“[ 2 ], v ktorom sa píše:              „ Európsky hospodársky a sociálny výbor sa domnieva, že na podporu integrovaného rozvoja bioenergie na príslušnom území je potrebné vyvinúť model decentralizovanej výroby a krátkeho reťazca s malými zariadeniami na transformovanie lokálne vyrobenej biomasy, čo bude priaznivé pre životné prostredie a prinesie možnosť priameho zapojenia poľnohospodárov do reťazca“.

Budovanie decentralizovaných systémov zariadení na energetické využívanie odpadových druhov biomasy  na Slovensku považujeme za perspektívne a vzhľadom na legislatívne tendencie pri nakladaní s biologickými odpadmi aj za nevyhnutné.

Nevyhnutnosť budovania zariadení na spracovanie biomasy živočíšneho pôvodu vyplýva z prijatých legislatívnych dokumentov, ako je napríklad  už spomínané Nariadenie EP a Rady č. 1069/2009 z 21. októbra 2009. Toto nariadenie ukladá prevádzkovateľom,   aby vo všetkých fázach zberu, prepravy, nakladania, ošetrenia, transformácie, spracovania, skladovania, uvádzania na trh, distribúcie, používania a odstraňovania v podnikoch pod ich kontrolou,  vedľajšie živočíšne produkty a odvodené produkty spĺňali požiadavky tohto nariadenia, ktoré sa týkajú ich činností. Podľa tohto nariadenia sú pre jednotlivé kategórie vedľajších živočíšnych produktov ( kategórie 1 až 3),  predpísané aj spôsoby odstraňovania a použitia, článok 13 a 14. Medzi inými sú to aj technológie kompostovania alebo spracovania na bioplyn.  ⃰

Nevyhnutnosť  budovania decentralizovaných zariadení vyplýva aj z  návrhu smernice Európskeho parlamentu a Rady o znížení národných emisií určitých látok znečisťujúcich ovzdušie, ktorou sa mení smernica 2003/35/ES, Prílohy tohto návrhu smernice obsahujú povinnosti pre členské štáty znížiť emisie látok znečisťujúcich ovzdušie o konkrétnu výšku v percentách. Návrh smernice zasiahne aj poľnohospodárstvo, keďže emisie amoniaku a metánu sú produkované najviac  práve  v živočíšnej výrobe.

 Podľa prílohy  č. II.  k návrhu Smernice EP a Rady o znížení národných emisií určitých látok znečisťujúcich ovzdušie, v ktorej sa  uvádza záväzok jednotlivých členských štátov redukovať emisie spomínaných látok, je pre SR navrhované zníženie emisií amoniaku za ktorýkoľvek rok od roku 2020 do roku 2029 o 15 % v porovnaní s rokom 2005 a od roku 2030 o 37 %. Pre zníženie emisií metánu je navrhované zníženie o 41 % od roku 2030, v porovnaní s rokom 2005. Práve tieto navrhované záväzky znižovania emisií si budú vyžadovať budovanie takýchto decentralizovaných systémov na spracovanie biomasy živočíšneho pôvodu. Skutočnosťou je, že chov hovädzieho dobytka a všeobecne hospodárskych zvierat, sa výrazne podieľa na produkcii emisií amoniaku a metánu do ovzdušia. Z metánu vyprodukovaného poľnohospodárskou činnosťou je až polovica vyprodukovaná zvieratami. V tabuľke 2, sú uvedené hodnoty produkcie metánu a amoniaku pre niektoré druhy hospodárskych zvierat.

Tabuľka 2: Produkcia emisií škodlivých plynov

Emisie Druh zvierat Produkcia za rok, kg/ks
NH3 krava 28,5
NH3 ostatné druhy HD 14,3
NH3 ošípané, prasnice 16,43
NH3 ošípané, výkrm 6,39
CH4 krava 80 – 240**
CH4 ošípané 4,8

 Zdroj: Brouček, J.: Produkcia emisií škodlivých plynov z chovov hovädzieho dobytka a jej znižovanie, NPPC VUŽV Nitra, 2014, ISBN 978-80-89418-37-4

Perspektíva budovania decentralizovaných zariadení na energetické využívanie odpadových druhov biomasy je zdôvodnená predovšetkým množstvom vyprodukovanej odpadovej biomasy v poľnohospodárstve,  do ktorej počítame predovšetkým odpadovú biomasu zo živočíšnej výroby (už spomenutých 10 mil. ton ročne), ďalej biomasu vyprodukovanú na nevyužitej poľnohospodárskej pôde, ktorej výmera  predstavuje asi 500 tisíc ha poľnohospodárskej pôdy a veľmi dôležitú zložku odpadovej biomasy tvorí aj biologicky rozložiteľný komunálny odpad.

Dôležitú stránku problematiky predstavuje výskyt zdrojov biomasy, v prípade odpadovej biomasy zo živočíšnej  výroby je to dané  počtom  fariem chovu hospodárskych zvierat na Slovensku. Z hľadiska koncentrácie zvierat a produkcie odpadovej biomasy sú najdôležitejšie farmy pre chov hovädzieho dobytka a chov ošípaných.

 Podľa  poslednej inventarizácie fariem [ 4 ]  je na Slovensku  počet fariem, ktoré sa zaoberajú chovom hovädzieho dobytka  spolu 9313 fariem, z toho chovateľov dobytka s počtom zvierat menej ako 10 je až 7741. Podľa početných kategórií je s počtom zvierat v ks:            10 -50 ks ………………….579 fariem ,  51 – 100 ks ………………174  fariem,  a nad 100 ks ……………… 819 fariem.  Podľa počtu zvierat je najpočetnejšia skupina fariem nad 100 ks, v ktorej evidujeme viac ako 344 000 ks zvierat, priemerný stav na farmu je viac ako 420 ks HD.

Chovom  ošípaných sa zaoberá spolu 10 784 fariem, pritom chovateľov ošípaných s počtom zvierat menej ako 6 je až 9223.  Podľa početných kategórií je s počtom  zvierat v ks: 6 – 10 ks …………………..659 fariem,  10 – 50 ks …………………537 fariem, 51 – 100 ks …………….92 fariem, 101 – 500 ks ………………113 fariem a nad 500 ks …………………160 fariem.  Podľa počtu zvierat je najpočetnejšia skupina fariem s počtom  zvierat nad 500 ks, v ktorej evidujeme až 500 tis. ks ošípaných, potom priemerný  stav zvierat v tejto kategórii je cca 3125 ks na farmu.

Pri stanovení počtu decentralizovaných zariadení na spracovanie odpadovej biomasy z fariem živočíšnej výroby, môžeme vysloviť hypotézu, že približne 50 % fariem v kategórii s najväčším  počtom ustajnených zvierat, v našom  prípade hovädzieho dobytka a ošípaných, bude riešiť hnojovú koncovku práve zariadením  na anaeróbnu fermentáciu. To v praxi predstavuje 450 až 500 decentralizovaných zariadení – bioplynových staníc s malým elektrickým výkonom do 250 kWe.  V praxi môžu nastať prípady, že aj menšie farmy si budú budovať zariadenia na ekologické a ekonomicky výhodné spracovanie biologického odpadu. Pre názornosť uvádzame že na spracovanie odpadov z farmy s priemerným stavom  420 ks HD postačuje bioplynová stanica s elektrickým výkonom asi 100 kWe.

Ďalším významným zdrojom odpadovej biomasy v poľnohospodárstve je produkcia biomasy na nevyužívanej poľnohospodárskej pôde, ktorej výmera predstavuje na Slovensku približne 500 tisíc ha. Z tejto výmery je asi 77 tisíc ha ornej pôdy a asi 350 tisíc ha je plocha trvalých trávnych porastov. Zvyšok je výmera ostatnej poľnohospodárskej pôdy. Z tejto plochy by sme dokázali vyprodukovať biomasu pre asi 130 až 150 bioplynových staníc malého výkonu.

Okrem odpadovej biomasy z poľnohospodárskej prvovýroby musíme počítať aj s biomasou z vyprodukovaného komunálneho odpadu. Na Slovensku máme  okolo 100 obcí s počtom obyvateľov  v rozsahu od 5000 do 100 000, ktoré produkujú komunálny odpad a na jeho spracovanie  môžu využiť technológie na energetické spracovanie biologicky rozložiteľného odpadu či už termickým rozkladom alebo anaeróbnou fermentáciou. Priemerná produkcia komunálneho odpadu na Slovensku je okolo 315 kg/osobu/rok. Časť týchto zariadení by mohla byť projektovaná na spracovanie komunálneho odpadu spolu s poľnohospodárskou biomasou. Osobitnú pozornosť si bude vyžadovať odpadová biomasa z reštaurácií a zariadení verejného stravovania, z výroby potravinárskych výrobkov, z veľkoskladov a veľkopredajní s potravinárskymi produktami, ktoré je potrebné hygienicky nezávadne spracovať, tzv. hygienizácia  odpadov. Na Slovensku sa vyprodukuje asi 156 kg/osobu /rok potravinárskeho odpadu.

Z krátkej  analýzy zdrojov odpadovej biomasy z poľnohospodárskej prvovýroby a komunálneho odpadu je zrejmé, že máme dostatok zdrojov biomasy, spracovaním ktorej sa musíme vážne zaoberať. Nielen preto, že sa jedná o obnoviteľné zdroje energie ale najmä preto, že sa jedná o odpad.  A neriešenie problematiky jeho spracovania môže viesť k vážnym  škodám, napríklad  na životnom prostredí – ochrana spodných vôd, ovzdušia,  na kvalite a štruktúre poľnohospodárskej pôdy, k ďalšiemu zhoršovaniu produkčného potenciálu poľnohospodárstva, najmä v živočíšnej výrobe.

Prínosy  

Relizáciou decentralizovaného systému zariadení na energetické využitie odpadových druhov biomasy predpokladáme dosiahnuť najmä nasledovné prínosy:

1)Podporíme ciele k zvýšeniu sebestačnosti SR v produkcii živočíšnych výrobkov, v súlade s Koncepciou rozvoja poľnohospodárstva SR na roky 2013 až 2020. Podporíme snahu o udržanie prevádzky fariem živočíšnej výroby a k nárastu stavov chovaných hospodárskych zvierat. Podporíme snahu o zavádzanie moderných technologických postupov, najmä hnojovú koncovku fariem, čím prispejeme aj k ochrane životného prostredia, ochrane poľnohospodárskej pôdy a krajinotvorbe.

2)Priamym nadviazaním hnojovej cesty medzi farmou a bioplynovou stanicou, teda vylúčením skládkovania,  zabránime tvorbe emisií  amoniaku  asi 6 300 ton za rok a minimálne rovnaké množstvo emisií metánu.

3) V komunálnej sfére umožníme dosiahnuť plánované ciele v znížení podielu       skládkovania biologicky rozložiteľných odpadov a podporíme ich energetické využívanie, čím dosiahneme zníženie tvorby amoniakových a metánových emisií do ovzdušia. Lokálnym využívaním vyrobenej energie pomôžeme samosprávam pri riešení dosahovania  úspory energií vo vlastných podmienkach (verejné osvetlenie a spotreba elektriny v obecných objektoch, úspory tepla na vykurovanie a pod.) V konečnom štádiu sú to úspory rozpočtových nákladov obcí.

4) V sociálnej sfére môžeme zavedením systému vytvárať pracovné miesta spojené s výrobou energie z obnoviteľných zdrojov, energetickou efektívnosťou, odpadovým hospodárstvom a hospodárením s vodami, kvalitou ovzdušia, obnovou a zachovaním biologickej diverzity teda aj z odpadovej biomasy z poľnohospodárstva a komunálnej sféry a riešiť otázky zamestnanosti problémových, aj menej kvalifikovaných pracovných síl.

5) Realizáciou zariadení dosiahneme to, že výnosy z prevádzky zariadení zostávajú v danom regióne a prispievajú k jeho rozvoju.

Záver

Na realizáciu decentralizovaného systému však nestačí len vyprodukovať biomasu, ale je potrebné vytvoriť aj vhodné legislatívne prostredie, a to najmä zvýšením účinnosti podpory pre energetické využívanie odpadovej biomasy z poľnohospodárstva a komunálnej sféry, vypracovaním a zavedením  koordinovaného riadenia centralizovaného a decentralizovaného systému zariadení na výrobu elektriny a zavedením povinnosti výkupu elektriny vyrobenej z odpadových druhov biomasy (poľnohospodárskej i komunálnej ) technológiou anaeróbnej fermentácie.

V  realizácii decentralizovaného systému zariadení na energetické využitie odpadových druhov biomasy nehľadajme len prínos pre prevádzkovateľa zariadenia vo forme „ zisku z vyrobenej elektriny“, ale   najdôležitejším  a celospoločenským  prínosom je environmentálne spracovanie a využitie biologicky rozložiteľného odpadu.

Autori:

Ing. František Zacharda, CSc,  tel: 0948 305 705, f.zacharda@gmail.com

Ing. Štefan Pásztor, tel: 0903 422 382, danagra@danagra.sk

AGROBIOENERGIA, Združenie pre poľnohospodársku biomasu,

900 41 Rovinka

Literatúra:

[ 1 ]  Rusňák P., Pepich Š.: Koncepcia rozvoja poľnohospodárskych bioplynových stanícna

Slovensku, TSÚP Rovinka, máj 2013,

[ 2 ] EUR-Lex 2013/C 341/04: Stanovisko Európskeho hospodárskeho a sociálneho výboru na         Téma: „Bezpečnosť potravín a bioenergetika“, stanovisko z vlastnej iniciatívy

[ 3 ] KOM/2011/0885: Oznámenie Komisie Európskemu parlamentu, Rade, Európskemu       hospodárskemu a sociálnemu výboru a výboru regiónov. Plán postupu v energetike do roku 2050

[ 4 ]  Štrukturálny cenzus fariem 2010 – komplexné výsledky, ŠÚ SR, číslo: 850-0070/2012,                        ISBN 978-80-8121-163-8

[ 5 ]   https://www.enviroportal.sk/uploads/spravy/komplet-brozura-1990-2005.pdf

Tento obsah bol zaradený v Agrobioenergia číslo 1/2017. Zálohujte si trvalý odkaz.

Komentáre sú uzavreté.