Biometan – ten pravý upgrade?

ABSTRACT:  The Czech Republic has a rich history in biogas production but is not yet capable of upgrading it into biomethane at a large scale. Despite the success of pioneering projects by the Energy financial group in Rapotín and Vyškov – with the former station being the first in the country to pump biomethane into the gas distribution network and the latter recently reopening with a capacity to produce up to 30 GWh of biomethane annualy – systemic state support is needed after 2025 to ensure a full-blown step-up from biogas to its purified version.

Obnovitelné zdroje energie zažívají v posledních letech obrovský boom. Ať již z důvodu, že fosilních paliv je na světě pouze omezené množství a lidstvo se světelnou rychlostí blíží k jejich vyčerpání, či ze snahy ulevit životnímu prostředí a klimatu, jejichž kvalita a podoba jsou našimi energetickými nároky a způsobem života velmi negativně ovlivňovány. Nejen cílem, ale brzy i naprostou nutností, tak bude nalézat zdroje, které nejsou závislé na fosilních palivech, ale mohou jako svůj vstupní zdroj využívat například odpad nebo přírodní zdroje.

Jednou z variant obnovitelných zdrojů energie je bioplyn. Jeho obrovskou výhodou, oproti například větrné energii či solární energii je, že není závislý na počasí či obecně klimatických poměrech. Pokud je k dispozici dostatek vstupních zdrojů, jichž je celá řada, může výroba bioplynu probíhat prakticky bez omezení.

METANIZACE NEZANECHÁVÁ ZBYTKY

Bioplyn je výsledným produktem procesu tzv. anaerobní fermentace neboli metanizace. Jedná se o vícero procesů, během nichž v prostředí bez přístupu vzduchu dochází k rozkládání organické hmoty či směsi za pomocí různých mikroorganismů, pro které je právě dané prostředí optimální. I v tomto prostředí je však nutné, aby byly splněny určité podmínky, díky nimž je možný jednak vznik, ale také množení těchto mikroorganismů. Jedná se například o dostatek živin pro jejich existenci, vhodnou teplotu nebo ideální pH.

V praxi se tento proces využívá v bioplynových stanicích, jichž je v České republice na šest set. Svezený organický materiál v nich putuje nejdříve k rozmělnění a rozředění, následně je dávkován do velkokapacitní nádrže, tzv. fermentoru, kde právě ke zmíněné fermentaci dochází. Organická hmota je následně pravidelně a rovnoměrně míchána, zatímco je do tzv. plynojemu odváděn vzniklý bioplyn. V plynojemu se dále bioplyn čistí, přičemž vyčištěný bioplyn obsahuje min. 95 % metanu a dále se označuje právě jako biometan.

Jakmile dojde k úplnému zfermentování organické hmoty ve fermentoru, je i zbytková složka, tzv. digestát, využitelná, a to v zemědělství coby hnojivo. Biometan lze pak také využít více způsoby: jako alternativní, udržitelnější, palivo, ale také pro pohon plynových motorů v rámci automobilového průmyslu (BioCNG).

VÍCERO FOREM UDRŽITELNOSTI

Udržitelnost bioplynu, resp. biometanu, je dána zejména zdrojem organické hmoty procházející fermentací. Bioplynové stanice pro svoji činnost mohou využívat bioodpadů, které by jinak nebyly nijak zpracovány a putovaly by v rámci komunálního odpadu buďto na skládky či do spaloven, kde sice dochází k přeměně na energii, avšak v rámci bioplynu je využitelných produktů více. Velkými zdroji jsou proto např. právě restaurace a v nich vzniklý gastroodpad, stejně jako dále obce, nemocnice, obchody, a jakákoli jiná zařízení či provozovny, odkud by vzniklý organický biologicky rozložitelný odpad bylo jinak nutné přidat pouze do toho směsného a posléze skládkovaného.

Dalším důležitým prvkem udržitelnosti bioplynových stanic je fakt, že dokážou samy sebe zásobovat vlastním vyrobeným teplem a elektrickou energií, díky čemuž mohou být nezávislé na spotřebě externě dodávaných zdrojů energie.

Samotný biometan pak skýtá obrovský potenciál jako udržitelný zdroj energie. Prakticky může sloužit nejen jako vhodná alternativa ke konvenčnímu zemnímu plynu, ale také jako již zmiňovaná pohonná hmota pro dopravní prostředky poháněné plynem. Za prvním jmenovaným účelem se bioplynové stanice, schopné produkovat zušlechtěný a upravený biometan, začínají ve stále větším měřítku připojovat do plynárenské sítě. Doposud se v České republice takových stanic do distribuční sítě připojilo osm, tahounem je v tomto ohledu Energy financial group (EFG).

Ta za sebou má nejen průkopnický projekt EFG Rapotín BPS, kde v roce 2019 začalo vtlačování biometanu do české distribuční vůbec poprvé, ale také rozsáhlou rekonstrukci zatím poslední připojené BPS ve Vyškově. Ta je od června letošního roku, kdy byla dokončena její rekonstrukce, schopna zpracovat na 30 tisíc tun odpadu ročně (což představuje více než dvojnásobek předchozí kapacity), a to tempem 500 m³ bioplynu za hodinu, z nějž po upgradingu zbyde asi 300 m³ biometanu. Toho má být vyškovská stanice skupiny EFG schopna vyprodukovat na 30 GWh ročně.

Biometan může následně buďto sloužit jako doplněk fosilního zemního plynu, popřípadě jej lze využívat samostatně jakožto ekologický zdroj elektrické energie. A to navíc takový, který elektroenergetické soustavě může poskytnout služby flexibility, namísto toho, aby – jako jiné, intermitentní obnovitelné zdroje – její stabilitu oslaboval.

Využití biometanu však nekončí u domácností či firem v rámci náhrady zemního plynu nebo pohonných hmot. Průmyslové využití biometanu je také rozsáhlé, a to v procesech, které jsou náročné na vysokou kvalitu a čistotu paliva, ať již v chemickém průmyslu nebo v průmyslových pecích.

Ani bioplynové stanice samozřejmě nejsou dokonalé. Pro běžného občana je jejich pravděpodobně nejcitelnější nevýhodou možný zápach v blízkosti stanice. Tento faktor může v budoucnosti znatelně zpomalit růst sítě stanic, jelikož odpor místních obyvatel mnohdy bývá velmi podstatnou překážkou pro budování další infrastruktury. Moderní projekty jsou však schopny jej výrazně zmírňovat, například filtrací vzduchu a využitím správných technologií.

Díky novým fermentorům stoupla kapacita produkce bioplynu v EFG Vyškov BPS ze 160 na 650 m³ za hodinu

CESTA K CIRKULARITĚ

Výzvou pro bioplynové stanice jsou také relativně vysoké počáteční náklady na jejich výstavbu a modernizaci. Pro produkci kvalitního biometanu je rovněž potřebná dostatečná a stabilní síť dodavatelů materiálu jako je biologicky rozložitelný odpad, který lze pro výrobu biometanu dále využít. Příkladem dobré praxe v tomto ohledu může být projekt „Třídím gastro“, v rámci kterého skupina EFG jakožto provozovatel BPS podporuje separaci gastroodpadu – například v jídelnách, školách či na letních táborech – i jeho svoz, čímž přispívá k rozvoji principů oběhového hospodářství, a zároveň si zajišťuje dostatek vstupního materiálu s garantovaným regionálním původem.

Ať se již jedná o služby svozu bioodpadu, odpad ze zařízení, která využitelný odpad produkují, či zemědělce, je nutno zkombinovat dostupnost, dostatek dodávek a zejména jejich stabilitu, aby byl stanici zajištěn pravidelný přístup k využitelnému materiálu. V neposlední řadě lze zmínit, že pro udržitelný a stabilní chod bioplynových, resp. biometanových, stanic je žádoucí v budoucnosti upouštět od zpracovávání biomasy speciálně pěstované za účelem energetického využití. Provozovatelé stanic by se naopak měli zaměřit na zpracovávání co největšího procenta bioodpadu, které činí celý proces ekologičtějším a přináší největší faktor zužitkování vznikajících odpadových zdrojů bez další, ne zcela nutné, zemědělské produkce.

BUDE TŘEBA SYSTÉMOVÁ PODPORA

Pro budoucí optimální růst bioplynových stanic či transformaci těch stávajících na biometanové budou zásadní dotace, ať už státní či evropské (z Evropské unie byla na rozvoj biometanu v České republice notifikována 2,4 miliardová podpora, pozn. red.). Již v současnosti je totiž v České republice zhruba 600 bioplynových stanic a některým z nich od roku 2025 skončí státní podpora provozních nákladů. Dotace však nadále budou moci čerpat v případě, že se transformují na biometanové, díky čemuž by měly možnost jednak stále dosáhnout na podporu, jednak poskytovat lokálně levnější zdroje energie, zejména pak tepla.

V otázce systému dotací po roce 2025 však zatím není zcela přesně jasná ani metodika ani podmínky podpory, takže mnoho provozovatelů prvních, čistě bioplynových, stanic zvažuje, zda následující provoz vůbec bude možný. Nutno zmínit, že i pokud by stanice transformována byla, investice vložená do procesu transformace může mít po započtení cen biometanu, resp. energií vyráběných biometanovou stanicí, návratnost i přes 10 let, což může v mnohých případech učinit rozhodnutí náročné i z obchodního pohledu.

I ODVÁŽNÍ INVESTOŘI

Jedním z úspěšných příkladů „upgradu“ tradiční bioplynové stanice na biometanovou je zmiňovaný projekt EFG Vyškov BPS. Mezi nově instalované technologie patří také automatizované zařízení pro separaci potravinových obalů či dalších dále nezpracovatelných odpadů. Rekonstrukce stanice přinesla i navýšení velikosti nádrží na odpad při vstupu na 10 000 m³. Zfermentovaný materiál, který dále nachází využití jako hnojivo, je rovněž před výstupem pasterizován, aby došlo k minimalizaci rizika vzniku nebezpečných či nakažlivých mikroorganismů a proces byl obecně bezpečnější.

Vyškovská bioplynová stanice provozovaná skupinou ĘFG je nově také připojena do distribuční sítě, skrze níž distribuuje vyprodukovaný biometan v celkovém energetickém objemu cca 2 800 MWh měsíčně do domácností i firem. I zde je však možné uvést příklad nákladnosti takovéto rekonstrukce, resp. transformace. Konkrétně ve Vyškově bylo k dokončení projektu potřeba zhruba 250 milionů korun.

Projekt vyškovské bioplynové stanice je nicméně skutečně vhodnou ilustrací, jak správně uchopenou modernizací zajistit udržitelnější a efektivnější způsob využití bioodpadu, předcházet vzniku skládek a omezovat využívání neefektivních či omezených zdrojů energie, jakými jsou tradiční kogenerační jednotky v mnohých bioplynových stanicích.

O AUTORCE

KLÁRA HANZLÍKOVÁ vystudovala Mezinárodní vztahy na Masarykově univerzitě v Brně. Zajímá se o politické a sociální dění na české i zahraniční scéně, životní prostředí a energetiku optikou nejen mezinárodních vztahů.

Kontakt: hanzlikova@mail.com