Biometan

Evropský parlament přijal 9. února tohoto roku usnesení, kterým jasně deklaruje záměr prudkého rozvoje produkce biometanu v členských zemích EU. Cílem je mimo jiné dosažení náhrady zemního plynu biometanem, v minimálním množství 35 miliard m³ ročně. Pro srovnání, spotřeba zemního plynu v ČR v roce 2021 byla 9,4 miliardy m³. Uvedená množství mají tvořit 20 % spotřeby plynu v EU.

Dále je zde jasně deklarována podpora rozvoje dalších tzv. low-carbon plynných paliv, zejména vodíku s adekvátními investicemi a podporou. Tento cíl je rovněž součástí plánu REPower-Eu, tedy plánu pro snížení energetické závislosti na ruských fosilních palivech a rychlého přechodu k využití obnovitelných zdrojů energie OZE. Hlavními motivy jsou energetická soběstačnost a bezpečnost spolu se snížením emisí skleníkových plynů.

Biometan je aktuálně nejlevnější a nejvšestrannější druh dostupného obnovitelného plynu. Je možné jím okamžitě nahradit zemní plyn, přičemž přednostmi jsou jeho snadná skladovatelnost a transport při využití stávající infrastruktury. Dalším významným benefitem je využití biometanu jako agregační a stabilizační složky přenosové sítě při rostoucím podílu nestabilních zdrojů OZE (FVE, vítr). Současná nákladovost produkce biometanu je v rozmezí 55–100 €/MWh. Pro zajištění ekonomického benefitu je nutné, aby celková produkce biometanu byla profitabilní. V rámci Evropské komise byly provedeny studie, které ukazují na vysoký benefit externalit produkce biometanu. Jsou to zejména energetická bezpečnost, tvorba nových pracovních míst a snížení emisí skleníkových plynů. Tyto externality se mění v závislosti na ceně biometanu, obr. č. 1.

S měnící se cenou biometanu se mění výrazně poměr benefitů, u vysoké ceny biometanu jsou majoritní benefity energetická bezpečnost a tvorba pracovních míst, zatímco benefit snížení skleníkových plynů je v tomto případě minimální. Pro docílení výše uvedených benefitů externalit se počítá s aktivním přístupem na úrovni EU a jednotlivých členských zemí. Na úrovni EU má jít o plnění cílů a zavedení nástrojů uvedených v plánu REPowerEu, zavedení směrnice RED II o udržitelné biomase. Na národních úrovních se počítá s tvorbou dlouhodobých strategií implementace biometanu do energetických systémů. Tyto systémy mají podpořit rozvoj venkovských oblastí a cirkulárních ekonomik. Jak si představit rozvoj venkovských oblastí díky biometanu, pro jehož produkci mají být využity odpady, vedlejší produkty potravinářského a zpracovatelského průmyslu? Tato biomasa nevzniká v oblastech s nízkou koncentrací sídel a zpracovatelských závodů, nemluvě o využití kalů ČOV, které jsou přímo navázány na velká sídla.

Členské země mají vytvořit systém půjček, daňových zvýhodnění a tržních mechanismů pro zajištění lepší finanční stability producentů biometanu a jejich snadnějšího financování ze strany bankovního sektoru. Navíc mají být odstraněny bariéry budování infrastruktury biometanu, zejména povolování staveb, budování plynovodů a připojení do místních sítí, k tomuto má sloužit manuál Gas for Climate.

Benefity produkce biometanu jsou rozděleny do tří skupin: ekologické, sociální a ekonomické.

Environmentální benefity

Zlepšení kvality půd, efektivní aplikací digestátu, spolu s využíváním meziplodin mají pozitivní vliv na úrodnost půd, snížení intenzity eroze půd. Velký důraz je zde kladen na využívání meziplodin, tento tzv. BDR model je využíván v Itálii a Francii. Avšak jeho využití v celoevropských podmínkách je omezené. Kratší vegetační období a častější výskyty pe-riod sucha mohou být při tomto managementu hospodaření silně limitující. Každá produkční plodina totiž potřebuji dávku slunečního záření, živin a vláhy. Přínos aplikace digestátu na nárůst organické hmoty v půdě je již dnes prokázán. Při specifickém složení digestátu zejména z komunálních BPS, může ovšem docházet k nárůstu koncentrace některých živin, snižujících kationtovou výměnnou kapacitu půdy. Podmínkou zlepšení kvality půd je využívání půdoochranných pěstebních technologií, využití krycích plodin, meziplodin a no-till.

Náhrada fosilních paliv biometanem tvoří primární snížení emisí skleníkových plynů, dalšími jsou snížení emisí ze skladování statkových hnojiv a náhrada minerálních hnojiv. U statkových hnojiv je předpoklad snížení emisí skleníkových plynů během jejich skladování. Využití statkových hnojiv má pro produkci biometanu zhodnocení v rámci RED II, viz tabulka č. 1.

Při kalkulaci je počítáno s cenou 80 €/ t CO²e. Z uvedeného je zřejmé, že i přes vyšší ohodnocení drůbežího a ovčího hnoje bude v praxi větší zhodnocení využitím kejdy skotu a prasat vzhledem k jejich násobně vyšší produkci. Není sledována reálná kvalita ani výtěžnost použitých hnojiv, kredit je vztažen pouze na množství spotřebované biomasy v čerstvé hmotě ČH.

Provozem biometanových stanic emise skleníkových plynů rovněž vznikají. Jsou to emise technologií, zejména úpravy bioplynu, kde nejvyšší emise jsou u vodní vypírky. Dalším významným zdrojem je skladování digestátu. Pro nové zdroje je nevyhnutelné zakrytí koncového skladu, jinak nebudou splněny podmínky RED II a přísnější podmínky RED III. Předpokládá se, že v budoucnu bude poměr mezi zastřešenými a nezastřešenými skladovacími prostory 30 : 70 % ve prospěch zastřešených skladů.

Ekonomické benefity

Hlavním ekonomickým benefitem biometanu je zvýšení energetické bezpečnosti. Vývoj z období let 2021–2022, kdy došlo k synergii post covidové rostoucí poptávky po energiích a ruské invaze na Ukrajinu, jasně ukázaly zranitelnost a silnou závislost dovozu energií do EU. V reakci na tyto události byly stanoveny cíle pro dosažení lepší energetické bezpečnosti. Současné náklady na produkci biometanu jsou 55–110 €/MWh v závislosti na použitém substrátu a velikosti zařízení. Biometan je konkurenční zemnímu plynu, jak ukazuje graf č. 1.

Aktuálně nízké ceny zemního plynu není možné brát jako dlouhodobé. Většina obchodu s energiemi, zejména LNG, dnes probíhá ve spotovém režimu. Snížená spotřeba (úspora, průběh počasí) v zimě tohoto roku vytvořila momentální přebytky na trhu, které tlačí cenu zemního plynu dolů.

Vlastní produkce biometanu poskytuje jistotu a snižuje volatilitu cen energií. Záměrem na úrovni EU a jednotlivých členských zemí je vytvořit potřebné nástroje pro zajištění konkurenceschopnosti biometanu a OZE. Případná vyšší cena OZE ve srovnání s fosilními palivy má poskytovat benefit uvedené soběstačnosti a s ní související energetické bezpečnosti. Tyto nástroje jsou součástí nařízení RED II a budoucího RED III.

Benefit produkce CO₂

Úpravou bioplynu na biometan vzniká tzv. off-gas, obsahující zejména CO₂. Tento plyn má široké průmyslové uplatnění a může nahradit CO₂ získávaný z fosilních zdrojů. Mezi hlavní oblasti využití CO₂ patří doprava, chemický průmysl, pěstování zeleniny a ovoce v uzavřených systémech, potravinářství, stavebnictví – využití při výrobě cementu a konstrukčních prvků. Mnohé z aplikací jsou dnes běžně využívány, u dalších se očekává jejich rozvoj, zejména stavebnictví a výroba plastů s obsahem obnovitelného uhlíku. Záměr je vybudování sítě pro trvalé uložení biogenního CO₂ v podzemních vrtech v Severním moři (Northern Lights projest). Tento projekt je plně podporován norskou vládou. Zhodnocení biogenního CO₂ se očekává ve výši 150 €/t CO₂, pro srovnání cena CO₂ pro biouhel představujícího dočasné uložení je 150 €/t, pro trvalé uložení je 400 €/t CO₂

Zpracování biologického odpadu

Zpracování biologické složky odpadů přináší hlavní benefit v tržbě za zpracování odpadů, kdy namísto kompostování a skládkování jsou tyto využity pro produkci biometanu. U kompostování při využití anaerobní digesce jakožto předúpravy dochází ke snížení nákladu o 15 %. V případě průmyslových odpadních vod je snížení nákladů na jejich likvidaci o 75 %, u čistírenských kalů anaerobní digesce s produkcí biometanu sníží náklady na jejich likvidaci o 33 %. Je nutné připomenout, že v případě biomasy zpracovatelského průmyslu a kalů ČOV hraje významnou roli dostupnost a dopravní vzdálenosti s ohledem na jejich nízkou měrnou produkci bioplynu/biometanu.

Náhrada fosilních zdrojů

Digestát jakožto hnojivo představuje významný zdroj makroživin a dokáže nahradit fosilní zdroje. V roce 2016 byla roční produkce digestátu v zemích EU 180 Mt, z toho 120 Mt pocházelo ze zemědělské produkce a 46 Mt tvořila organická složka komunálního odpadu. Odhadované množství živin je 0,84 Mt dusíku, 0,36 Mt fosforu a 0,64 Mt draslíku. Naproti tomu byla průměrná spotřeba těchto živin v EU: 11,2 Mt dusíku, 2,7 Mt fosforu a 3,1 Mt draslíku. Digestát je již dnes využíván jako hnojivo, další přínos ve snižování emisí zde není. Kalkulovat lze úsporu za minerální hnojiva, jejichž cena je v posledních dvou letech velmi nestabilní.

Sociální externality

S rozvojem biometanu bude spojen nárůst zaměstnanosti v tomto sektoru. Za předpokladu výstavby nových zdrojů biometanu se předpokládá vytvoření 200 000–275 000 přímých pracovních míst (výstavba, dodávka technologií, pracovníci provozu a řízení stanic) a dalších 300 000–400 000 nepřímých pracovních míst (firmy dodavatelské, servisní, producenti biomasy). Zde scénáře nemluví o případu přestaveb stávajících BPS, kdy nebudou vytvořena nová pracovní místa. Otázkou je rovněž deklarovaný rozvoj venkovských a málo osídlených oblastí charakteristických nízkou koncentrací zpracovatelského průmyslu, jehož vedlejší produkty a odpady mají tvořit majoritní substráty produkce biometanu.

Závěrem

Budeme-li mít takovou vůli, abychom vytvořili cestu pro zamyšlený rozvoj biometanu, je otázkou, na kterou není lehké odpovědět. Současná nestabilní situace na trzích s energiemi dává této cestě vysokou prioritu. Evropské země dokázaly v průběhu roku 2022 překlopit svůj energetický mix a vydaly se na vynucenou cestu změny. Málokdo očekával takové odhodlání a ukazuje to na obrovskou sílu členských zemí. Zavádění nástrojů, jakými jsou nařízení RED II, emisní povolenky, plán REPowerEu a dalších, jsou předpokladem konkurenceschopnosti a dalšího rozvoje OZE zajišťujících energetickou bezpečnost a dosažení stanovených cílů klimatické neutrality.

Pomocí anaerobní digesce je možno produkovat elektrickou, tepelnou energii a biometan pro další využití. Tímto se stává vysoce využitelnou v různých podmínkách a požadavcích. I kdyby nedošlo k úpravě stávajících BPS na jednotky produkující biometan, budou zdrojem dalších forem energie s vysoce žádoucím stabilizujícím efektem přenosových a distribučních sítí.

Použité zdroje:
Beyond energy-monetising biomethane’s whole systém benefits, Sacha Alberici, David Gräf and Magali Aurand, 2023. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_22_3131: A plan to rapidly reduce dependence on Russian fossil fuels and fast forward the green transition.