Švédske skúsenosti s biomasou

Švédsko patrí medzi krajiny s najväcším podielom obnovitelných zdrojov energie. Tvorí až 43 percent z celkovej produkcie energie. Kedže lesy predstavujú približne 55 percent rozlohy krajiny, co je viac ako 22 miliónov hektárov, lesníctvo a drevospracujúci priemysel sa významne podielajú na produkcii biomasy pre energetické účely. Ťažba dreva je dobre organizovaná a regulovaná, takže nedochádza k riziku permanentnej degradácie alebo k drastickej redukcii lesných plôch. Okrem lesov a drevospracujúceho priemyslu sa na energetické účely vo veľkom rozsahu využíva aj biomasa z rýchlorastúcich energetických drevín. Sú to najmä kultivary rýchlorastúcich vrb, so šlachtením ktorých začali vo Švédsku začiatkom 70. rokov minulého storocia.

Spolupráca
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Katedra trvalo udržatelného rozvoja, už štvrtý rok spolupracuje so švédskou výrobno-výskumnou inštitúciou Lantmännen Agroenergi v oblasti overovania vhodnosti pôdnoekologických podmienok juhozápadného Slovenska pre pestovanie piatich kultivarov rýchlorastúcej vrby s možnostou jej využitia teplárenstve formou drevnej štiepky. V rámci tejto spolupráce sme navštívili švédske mesto Enköping, aby sme sa zoznámili s tromi rôznymi typmi energetických staníc, ktoré využívajú drevnú biomasu na produkciu tepla a elektrickej energie. Tieto stanice sú v meste Enköping, ktoré leží v blízkosti jazera Mälaren, približne 78 km západne od Štokholmu. Mesto má charakter okresného mesta a žije v ňom viac ako 20-tisíc obyvateľov.

Prvý typ: rodinný dom
Prvým typom je energetická stanica na vykurovanie rodinného domu a zabezpečenie teplej vody. Toto zariadenie je určené na spaľovanie drevnej štiepky alebo drevných peliet a brikiet. Rodinný dom je v extraviláne obce, a teda nie je napojený na centrálnu dodávku tepelnej energie. Ročná potreba peliet je 6–10 m3, čo predstavuje 75 percent z ročnej potreby teplej vody (30–60 MWh). Zvyšných 25 percent sú schopné vyprodukovať solárne panely. Teplá voda je takto pre domácnosť kompletne zabezpečovaná obnoviteľnými zdrojmi energie. Stanica zaberá plochu približne 6 m2 a je v tesnej blízkosti domu. Skladá sa z dvoch hlavných jednotiek. Prvú časť a zároveň polovicu budovy zaberá zásobník na pelety. Druhú časť tvorí kotol na spaľovanie peliet a bojler na ohrev vody. Pelety dodáva súkromná firma na základe zmluvnej dohody. Zo zásobníka sa pelety prepravujú do spaľovacieho kotla pomocou závitovkového dopravníka. Automatizácia minimalizuje potrebu manuálnej práce v energetickej stanici. V porovnaní s používaním zemného plynu ušetrí tento rodinný dom 20-25 percent finančných prostriedkov. V prípade priameho spaľovania štiepky odpadajú náklady na spracovanie peliet, ale nevýhoda je v potrebe väčšieho skladovacieho priestoru.

Druhý typ: 800 domácností
Druhý typ energetickej stanice predstavuje väčšiu jednotku určenú na vykurovanie 800 domácností v rámci obce. Domácnosti majú podpísaný 15-ročný kontrakt s dodávateľom energie na zabezpečovanie teplej vody a vykurovania. Iniciátormi vybudovania tejto stanice boli traja miestni farmári, ktorí sa zároveň starajú aj o prevádzku celého zariadenia. Stanicu tvoria dve budovy. Jedna slúži na skladovanie drevnej štiepky, jej priestor postačuje na uskladnenie materiálu, ktorý sa spáli v priebehu týždňa. Vedľa budovy je otvorený priestor, kde je uskladnená drevná štiepka, ktorá postačí na jeden mesiac. Štiepku poskytuje miestny drevospracujúci závod. V druhej budove je spaľovací kotol, bojler na ohrev vody a kontrolné stredisko s výstražným mechanizmom. V prípade poruchy alebo nedostatku štiepky možno dočasne zabezpečiť vykurovanie zemným plynom. Ročná spotreba biomasy je približne 1 500 ton, čo je asi 6 000 m3 drevnej štiepky. Stanica vyprodukuje 0,9 MW tepelnej energie. Celková produkcia je 3 GWh. Stanica je prepojená s domácnosťami pomocou tranzitného systému s dĺžkou 1,2 km. Na rozdiel od verejných inštitúcií majú domácnosti možnosť dobrovoľného pripojenia sa na celú sieť. Väčšina obyvateľov rodinných domov tak aj urobila a na stanicu je v súčasnosti napojených asi 800 domov. V porovnaní s vykurovaním pomocou zemného plynu ušetria 30-50 percent energetických nákladov. Stanica vyprodukuje 15 ton popola, ktorý využívajú farmári ako draselné hnojivo.

Tretí typ: mesto
Treťou a najväčšou je energetická stanica ENA Kraft, ktorá zabezpečuje energiu pre obyvateľov mesta Enköping. Je to tepláreň kombinovaná s elektrárňou, využívajúca ako palivový zdroj drevnú biomasu. Ročná spotreba biomasy predstavuje 100-tisíc ton. Približne 85 percent spaľovanej biomasy tvorí drevná štiepka (50), kôra (20) a piliny (15 percent). Zvyšok predstavuje štiepka z rýchlorastúcej vŕby. Priemerný obsah vody v palive je 40–60 percent. Stanica poskytuje kompletnú produkciu teplej vody pre 95 percent obyvateľov mesta. Jej kapacita však stačí na zabezpečenie 100 percent potreby teplej vody. Produkcia elektrickej energie predstavuje 50 percent z celkovej potreby. Podľa zmluvnej dohody energetická stanica vykupuje drevnú hmotu od farmárov. Cena dodávaného materiálu sa neurčuje na základe objemu, ale na základe jeho energetickej hodnoty. V susedstve energetickej stanice je aj čistiareň komunálnej odpadovej vody a skládka komunálneho odpadu. Pre zmenšenie prepravnej vzdialenosti na dovoz drevnej štiepky z vŕbovej plantáže k energetickej stanici zakladajú mnohé švédske teplárne produkčné plochy z rýchlorastúcej vŕby v blízkosti teplární. To isté platí aj pre tepláreň kombinovanú s elektrárňou v Enköpingu. V jej okolí založili niekoľko vŕbových plantáží.

Význam pestovania rýchlorastúcich drevín
Rýchlorastúce vŕby majú okrem produkcie biomasy dôležitý význam aj pri fytoremediácii pôd. Je to spôsobené ich schopnosťou odoberať z pôdy ťažké kovy a ďalšie škodlivé látky. Po spálení vŕby sa popolček, v ktorom zostáva v porovnaní s popolom väčšia časť ťažkých kovov, uskladňuje ako nebezpečný odpad. Na hnojenie vŕb možno používať dehydrované kaly z čistiarne odpadovýchvôd (ČOV), ktoré sa usadzujú v sedimentačnej nádrži. Popol, ktorý vzniká v energetickej stanici v množstve približne 1 500 ton, zmiešavajú s rovnakým množstvom kalu a dodávajú miestnym pestovateľom vŕby ako hnojivo. Vedenie okresného výboru v Enköpingu na to vydalo 12-ročné povolenie. V okolí majú vŕbové plantáže s celkovou rozlohou 1 200 ha. Z tejto plochy postačuje každoročne 10 percent na rozptýlenie celého mixu kalu s popolom. Jeho rozptylom je poverená firma Lantmännen Agroenergi a spolu so švédskou poľnohospodárskou univerzitou v Uppsale je zodpovedná za vykonávanie pôdnych analýz. Okrem takéhoto zužitkovania živín sa znižuje aj ekologická záťaž spôsobená uvoľňovaním dusíka a fosforu do jazera Mälaren a Baltského mora. Na hnojenie vŕby využívajú aj prečistenú odpadovú vodu z ČOV. Spolu s kalom a popolom tak dokážu zabezpečiť pre vŕby celú potrebu draslíka a fosforu a 50 percent potreby dusíka. Využitie prečistenej odpadovej vody, kalu a popola značne znižuje náklady na priemyselné hnojivá. Farma Nynäs v blízkosti energetickej stanice mesta Enköping, kde pestujú rýchlorastúcu vŕbu na ploche 80 hektárov, predstavuje zároveň biologickú čistiareň slúžiacu na druhotné prečistenie vody vypustenej z ČOV. Podľa švédskych právnych predpisov táto voda ešte stále nespĺňa ekologické kritériá na to, aby ju mohli vypustiť do prostredia. Preto ju namiesto opätovného prečerpania do ČOV zmiešavajú so skondenzovanou vodou z energetickej stanice a po prefi ltrovaní využívajú na zavlažovanie vŕbovej plantáže. Počas vegetačného obdobia (máj-september) vo forme kvapkovej závlahy. Plantáž je rozdelená na šesť segmentov. Každý segment zavlažujú denne počas troch hodín. Spotreba závlahovej vody počas vegetácie predstavuje 200 000 m3, čo sa rovná 300 mm zrážok. Ročne sa tak množstvo zrážok, ktoré v tejto oblasti tvorí približne 500 mm, takmer zdvojnásobí. Týmto spôsobom zavlažovania sa dostáva do pôdy 270 kg/ha dusíka a 7 kg/ha fosforu ročne.

Veľký objem živín spôsobil zintenzívnenie rastu rastlín do takej miery, že ich zberový cyklus museli znížiť zo štyroch na tri roky. Problém bol v technickom zabezpečení zberu, pretože stroje neboli schopné zrezávať objem biomasy vytvorený po štyroch rokoch. V Enköpingu energetické vŕby zavlažujú vodou z ČOV od roku 2001. Je to veľmi jednoduché a efektívne riešenie, ktoré by bolo možné aplikovať aj v našich podmienkach. Kvôli získaniu väčšieho množstva poznatkov pre potreby praxe v tomto roku pripravujeme na našej katedre, v spolupráci s ďalšími pracoviskami SPU, výskumný projekt, v rámci ktorého budeme sledovať využitie odpadovej vody a dehydrovaných kalov na zavlažovanie a hnojenie pokusnej vŕbovej plantáže. Z využívania biomasy na energetické účely vyplývajú aj socioekonomické výhody. Farmári získavajú dlhodobé kontrakty na poskytovanie biomasy. Využitím kalov a odpadovej vody vo forme hnojív dochádza k recyklovaniu odpadov a zároveň klesajú náklady na priemyselné hnojivá. Znižuje sa množstvo dusíka a fosforu, ktoré sa dostáva do vodného recipientu. Lokálne sa zabezpečuje energia pochádzajúca z obnoviteľného zdroja, čím sa znižuje závislosť od fosílnych palív.

Autori článku: Martin Hauptvogl, András Fazekaš - SPU Nitra
Zdroj: týždenník Farmár, číslo 26/2009