Biomasa – organický materiál, který lze spálit na teplo či elektrickou energii

6 minut čtení

Biomasou se rozumí veškerý organický materiál, který se dá spálit a tím získat teplo či elektrickou energii. Biomasa byla po staletí téměř výhradním zdrojem energie pro topení a svícení, v současnosti je její využití spíše okrajové. Přesto se o biomase často mluví jako o nejvýznamnějším obnovitelném zdroji energie v našich přírodních poměrech.

Biomasa je veškerý organický materiál, který se dá spálit a tím získat teplo či elektrickou energii. Tedy zejména odpadní a palivové dřevo, hnědá či zelená štěpka, sláma, seno, pěstované – tzv. energetické plodiny, rychle rostoucí dřeviny – RRD, nejrůznější odpady ze zemědělských a dřevozpracujících provozů, ale třeba i vyhnilý kal z ČOV či z bioplynových stanic.

Nejkvalitnější biomasu pak představují dřevěné peletky s vysokou výhřevností, malým obsahem popelovin a velkým komfortem obsluhy. Výhodou biomasy je její snadná dostupnost prakticky všude okolo nás, jednoduché zpracování a využití. Výhřevnost dřeva kWh a pelet je rozdílná a navíc pelety mají více výhod.

Spalování biomasy

Důležitou vlastností různých druhů biomasy je její výhřevnost, která může být i vyšší než u hnědého uhlí, a obsah vody – biomasa s vysokým obsahem vody je těžko spalitelná, její energetická výtěžnost je nízká a při spalování navíc mohou vznikat jedovaté spaliny stejně jako při spalování např. plastických hmot. Je proto důležité spalovat co nejsušší materiál v kvalitních topeništích s dostatečným přívodem vzduchu, aby prohoření paliva bylo co nejdokonalejší.

Spalováním biomasy lze získávat jak teplo (buď v lokálních topeništích nebo centrálně – CZT), tak i elektrickou energii, která je jakožto obnovitelná zařazena do režimu povinného výkupu a přednostního připojení do soustavy. Pro oba případy mohou municipality získat finanční podporu od státu.

Biopaliva

Samostatnou kapitolou jsou tzv. biopaliva, kterými se rozumí kapalná paliva na bázi biolihu (náhrada či příměs do benzínu) a bionafty (rostlinné oleje, případně tzv. MEŘO neboli metylester řepkového oleje). Biopaliva se vyrábějí v současnosti poměrně složitým a drahým způsobem, i když v upravených dieselových motorech lze bez problémů spalovat čistý rostlinný olej bez jakékoli úpravy.

Pro municipality je příležitost v pěstování olejnatých plodin na volných plochách. Uvádí se, že energetická výtěžnost olejnin je až třikrát vyšší než u pěstovaných energetických plodin nebo RRD. Tzv. biopaliva II. generace jsou prozatím ve stadiu výzkumu a poloprovozních zkoušek. Jde o technologie, kdy se kapalná paliva vyrábějí přímo z biomasy, nejčastěji katalytickou pyrolýzou. V ČR zatím neexistuje žádný provoz, který by biopaliva II. generace vyráběl, nejbližší funguje v Německu – Choren.

Biopaliva III. generace nejsou rovněž zatím prakticky využitelná, třebaže podle některých vědců právě jim patří budoucnost. V tomto případě jde o využití oleje, produkovaného jistými druhy planktonních řas, z nichž některé obsahují ve vhodných podmínkách až 40% oleje.

Výhodou planktonních řas je jejich obrovská růstová rychlost a rovněž to, že se dají využít ke zpracování organických i anorganických ve vodě rozpustných odpadů (např. prasečí kejdy či různých výluhů), které jsou jinak nesnadno zpracovatelné. Nevýhodou je obtížnost zpracování a také to, že řasové kultury jsou velmi citlivé.

Biouhel

Biouhel, který vzniká při pyrolýze, je cenný pro zemědělství a životní prostředí.

Když biomasa hnije nebo hoří (přirozeně nebo lidskou činností), uvolňuje do atmosféry velké množství metanu a oxidu uhličitého. Ve chvíli, kdy se však biomasa zuhelní, dochází k sekvestraci nebo ukládání obsahu uhlíku. Když se biouhel přidá zpět do půdy, může nadále pohlcovat uhlík a vytvářet rozsáhlé podzemní zásoby sekvestrovaného uhlíku – propady uhlíku – které mohou vést k negativním emisím uhlíku a zdravější půdě.

Biouhel také pomáhá obohacovat půdu. Je porézní. Když se biouhel přidá zpět do půdy, absorbuje a zadržuje vodu a živiny.

Biouhel se používá v brazilském amazonském deštném pralese v procesu zvaném slash-and-char. Zemědělství typu „slash-and-char“ nahrazuje zemědělství typu „slash-and-burn“, které dočasně zvyšuje obsah živin v půdě, ale způsobuje ztrátu 97 % obsahu uhlíku. Při slash-and-char se zuhelnatělé rostliny (biochar) vracejí zpět do půdy a půda si zachovává 50 % uhlíku. Tím se půda obohacuje a dochází k výrazně vyššímu růstu rostlin.

Černý louh

Při zpracování dřeva na papír vzniká vysoce energetická, toxická látka zvaná černý louh. Až do 30. let 20. století byl černý louh z papíren považován za odpadní produkt a vypouštěn do blízkých vodních zdrojů.

Černý louh však zachovává více než 50 % energie dřevní biomasy. Díky vynálezu rekuperačního kotle ve 30. letech 20. století bylo možné černý louh recyklovat a využívat k pohonu papírny. V USA papírny využívají téměř veškerý černý louh k pohonu svých mlýnů a lesní průmysl je díky tomu jedním z energeticky nejúčinnějších v zemi.

Ve Švédsku se v poslední době experimentuje se zplyňováním černého louhu za účelem výroby syntézního plynu, který lze následně využít k výrobě elektřiny.

Vodíkové palivové články

Biomasa je bohatá na vodík, který lze chemicky extrahovat a využít k výrobě energie a k pohonu vozidel. Stacionární palivové články se používají k výrobě elektřiny na odlehlých místech, například v kosmických lodích a v divočině. Například Yosemitský národní park v americkém státě Kalifornie využívá vodíkové palivové články k zásobování své správní budovy elektřinou a teplou vodou.

Vodíkové palivové články mohou mít ještě větší potenciál jako alternativní zdroj energie pro vozidla. Americké ministerstvo energetiky odhaduje, že biomasa má potenciál produkovat 40 milionů tun vodíku ročně. To by stačilo na pohon 150 milionů vozidel.

V současné době se vodíkové palivové články používají k pohonu autobusů, vysokozdvižných vozíků, lodí a ponorek a testují se v letadlech a dalších vozidlech.

Vedou se však diskuse o tom, zda se tato technologie stane udržitelnou nebo ekonomicky možnou. Energie potřebná k izolaci, stlačení, zabalení a přepravě vodíku neponechává velké množství energie pro praktické využití.

Biomasa ve směrnici o obnovitelných zdrojích energie

Aby se obnovitelná energie získaná z biomasy započítávala do cílů v oblasti obnovitelných zdrojů energie nebo aby na ni země EU mohly poskytovat dotace, musí splňovat kritéria udržitelnosti.

Přepracovaná směrnice o obnovitelných zdrojích energie 2018/2001 rozšiřuje kritéria udržitelnosti tak, aby se kromě biopaliv a biokapalin pro dopravu vztahovala také na biomasu pro výrobu tepla a elektřiny ve velkém měřítku.

• zemědělské odpady a zbytky, která vyžadují důkazy o ochraně kvality půdy a půdního uhlíku, a pro zemědělskou biomasu, která vyžaduje důkazy o tom, že surovina nepochází z lesů s vysokou biologickou rozmanitostí.
• lesní biomasu, která vyžaduje, aby výrobci bioenergie prokázali, že v zemi původu platí zákony a) zamezující riziku neudržitelné těžby a b) zohledňující emise z lesní těžby. Pokud takové důkazy nelze předložit, musí výrobci bioenergie prokázat soulad s udržitelností na úrovni oblasti původu biomasy.
• nová zařízení na výrobu biopaliv musí poskytovat alespoň o 65 % méně přímých emisí skleníkových plynů (GHG) než alternativa fosilních paliv. nová zařízení na výrobu tepla a elektřiny z biomasy musí produkovat alespoň o 70 % (v roce 2026 o 80 %) méně emisí skleníkových plynů než alternativa z fosilních paliv.
• bioelektrárny, které vyžadují, aby velké elektrárny (nad 50 MW) používaly vysoce účinnou kogenerační technologii nebo nejlepší dostupné techniky (BAT) nebo dosahovaly 36% účinnosti (u elektráren nad 100 MW) nebo používaly technologii zachycování a ukládání uhlíku.

Tato kritéria zavádějí země EU, které byly povinny směrnici transponovat nejpozději do konce června 2021. Mohou zavést přísnější kritéria udržitelnosti.

Kritéria doplňují ochranná opatření stanovená právními předpisy EU v oblasti klimatu a životního prostředí, zejména nařízením o využívání půdy, změnách ve využívání půdy a lesnictví 2018/841 (LULUCF). Toto nařízení zajišťuje, aby všechna odvětví přispívala k dosažení cíle EU pro snížení emisí do roku 2030, včetně odvětví využívání půdy.

Poslední aktualizace: 05. 08. 2020