VYUŽITÍ ŘEPKY OLEJNÉ JAKO PŘÍRODNÍHO ENERGETICKÉHO ZDROJE

Utilize of oily rape like natural energetic source

Ludmila Bervidová

Adresa autora:

Provozně ekonomická fakulta, Česká zemědělská univerzita v Praze

Anotace:

Ochrana životního prostředí a omezené zdroje fosilních paliv nutí lidstvo hledat nové energetické zdroje. Takové, které budou obnovitelné a jejichž užití bude šetrné k životnímu prostředí. Za jeden z takových obnovitelných přírodních energetických zdrojů lze považovat řepku olejnou. Jedná se o zemědělskou plodinu s alternativním využitím. Semeno lze použít buď k výrobě jedlých tuků a olejů nebo k výrobě paliva pro vznětové motory - bionafty. Řepkovou slámu lze spalovat za účelem získání tepelné energie. Rovněž řepkové výlisky, vzniklé při výrobě oleje nebo bionafty, mohou sloužit jako kvalitní palivo nebo hodnotné krmivo pro hospodářská zvířata.

Summary:

Protection of life environment and limited sources of fossil fuelling force humanity to look for new energetic sources. Of such, which will be renewable and whose applications will be considerate to life environment. As such one of renewable natural energetic sources it is possible to rate as oil rape. It is an agricultural plant with an alternatively utilization. Seed it is possible to use to produce consumable oil or for production of fuel for Diesel engines - biooil. Rape straw can be burnt to obtain the thermal energy. Also rape pressings by-product of oil or biooil can serve as first-rate fuellingor valuable feed for farm animals.

Klíčová slova:

Obnovitelné přírodní energetické zdroje, řepka olejná, bionafta, řepková sláma, spalování biomasy.

Key words:

Renewable natural energetic sources, oil rape, biooil, rape straw, burning of biomob.

1. Objektivní nutnost hledání a využití obnovitelných přírodních zdrojů

Jedním z předpokladů hospodářského rozvoje země a s ním spojeného růstu životní úrovně je dostatečné zásobování energií. Hlavním zdrojem energie v současné době jsou fosilní paliva, tedy neobnovitelné přírodní zdroje. Uhlí, ropa a zemní plyn kryjí potřebu energie v Evropě z více než 80 % (KOPETZ, 1996). Získávání energie z fosilních paliv je relativně levné, patří však mezi lidské aktivity, které nejvíce poškozují životní prostředí. Jedná se jak o jejich získávání (těžba devastuje krajinu), tak spalování, které zatěžuje ovzduší pevnými a plynnými zplodinami, zanedbatelné není ani riziko transportu energetických surovin (havárie tankerů, poškození ropovodů a plynovodů).

Rostoucí spotřeba energie v protikladu k jejím omezeným tradičním zdrojům a zhoršující se životní prostředí nutí lidstvo hledat nové, alternativní zdroje energie. Takové, které budou šetrné k životnímu prostředí a které se neustále obnovují. V současné době je za takový obnovitelný přírodní zdroj energie považována energie vodních toků, slunečního záření, větru, vnějšího prostředí, biomasy a energie termálních vod. Předností obnovitelných přírodních zdrojů je, že jejich využívání k energetickým účelům nezatěžuje příliš životní prostředí a nehrozí nebezpečí jejich nenávratného vyčerpání. Nevýhodou jsou však značné investiční nároky, takže energie z nich získaná je často dražší, než energie vyrobená z tradičních zdrojů. Z tohoto důvodu pak spotřebitel, pro kterého jsou většinou prioritní ekonomická hlediska, dává přednost energii levnější, i když si je vědom toho, že poškozuje životní prostředí. A zde pak nastupuje nezastupitelná role státu, který by v zájmu ochrany životního prostředí měl uplatnit takové nástroje, které jednak podpoří využití obnovitelných přírodních zdrojů k energetickým účelům, jednak zainteresují spotřebitele, aby energii z nich získanou ve spotřebě upřednostnili.

V posledních letech je věnována značná pozornost možnostem využití biomasy jako obnovitelného energetického zdroje. Souvisí to s možností racionálního využívání dalšího přírodního zdroje - zemědělské půdy. V dobách, kdy klesá zájem o zemědělskou produkci, určenou pro výrobu potravin, je třeba hledat možnosti alternativního využití půdy v takové podobě, která by umožnila její vrácení k původnímu účelu bez zbytečné časové prodlevy a dodatečných finančních nároků. Proto je třeba hledat plodiny, které by tomuto požadavku vyhovovaly, v lepším případě takové, které dávají možnost alternativního využití k potravinářským i energetickým účelům. Jednou z takovýchto plodin je řepka olejná. Semena mohou sloužit jako surovina pro výrobu jedlých tuků a olejů nebo pro výrobu paliva pro pohon vznětových motorů a biologicky odbouratelných maziv, sláma může být použita k vytápění jako zdroj tepelné energie.

2. Využití řepky olejné jako zdroje energie

2.1. Využití řepky k výrobě bionafty (metylesteru)

Impulsem k využití řepky pro výrobu bionafty byla nutnost restrukturalizace zemědělské výroby po r. 1990, kdy bylo nutno najít možnosti využití stávajících ploch zemědělské půdy k nepotravinářským účelům v důsledku poklesu poptávky po potravinách z domácích zdrojů. V r. 1992 schválila vláda tehdejší ČSFR “Návrh celostátního využití řepky pro výrobu bionafty a maziv”. Na podporu výroby bionafty stát poskytl návratné bezúročné půjčky na vybudování výroben až do výše 80 % investičních nákladů. V letech 1992 - 95 bylo k tomuto účelu vynaloženo 807 mil. Kč (Pavlíčková, 1998). Kromě toho jsou výrobci osvobozeni od daně z příjmu po dobu 5 let od zahájení provozu.

V současné době je v ČR evidováno 18 výrobců bionafty s celkovou kapacitou výroby 62 000 tun (viz tab. č. 1), což představuje možnost zpracování cca 225 000 t řepkového semene. Při průměrném ha-výnosu 2,5 t by pro řepku k nepotravinářským účelům mohlo být vyčleněno minimálně 90 000 ha orné půdy (s ohledem na možné zaorávky cca 95 000 ha).

Výrobci bionafty v ČR

Tab. č. 1

Zdroj: Sdružení pro výrobu bionafty

Objem vyrobené produkce bionafty je závislý jednak na možnostech nákupu suroviny (řepkového semene), jednak na spotřebitelském zájmu. Možnosti nákupu jsou dány zejména finančními možnostmi výrobce, tj. jakou cenu je schopen pěstiteli nabídnout. Od této skutečnosti se pak odvíjí možnost využití výrobní kapacity, s tím spojené náklady na výrobu 1 tuny bionafty a od nich odvozená cena, která by měla zajistit rentabilní výrobu a zároveň by měla konkurovat klasické motorové naftě.

Spotřebitelský zájem je pak v zásadě ovlivněn jednak cenou, která by měla být nižší, než je tomu u klasické motorové nafty, jednak možností bionaftu jako palivo ve vznětových motorech používat.

Jak již bylo uvedeno, je energie získaná z obnovitelných přírodních zdrojů často dražší, nežli z fosilních paliv. Je tomu tak i v případě bionafty. U výrobce, který je nucen řepkové semeno nakupovat, se náklady v závislosti na ceně vstupní suroviny a na možnostech odprodeje vedlejších výrobků (výlisků, glycerinu, mastných kyselin) blíží 20 Kč za 1 kg čistého metylesteru.

Ke zvýšení spotřebitelského zájmu stát použití bionafty daňové zvýhodnil, a to tak, že sazba spotřební daně je nulová a sazba daně z přidané hodnoty činí pouze 5 %. Je však otázkou, jak dlouho bude při stále rostoucí ceně řepkového semene (u nás je stále ještě nižší nežli na zahraničních trzích) toto zvýhodnění postačovat k zajištění konkurenceschopnosti bionafty ve srovnání s klasickou motorovou naftou. Ke zvýšení spotřeby bionafty by mohlo přispět legislativní opatření ministerstva životního prostředí, které by upravovalo používání bionafty v chráněných krajinných oblastech, v pásmech hygienické ochrany vod, v městské a vodní dopravě. Samozřejmé by však mělo být využití v lesním hospodářství a v zemědělství. Zavedení této povinnosti však brání stávající konstrukční řešení vznětových motorů, které odpovídá vlastnostem motorové nafty. To vede k tomu, že někteří výrobci motorů používání bionafty nedoporučují, případně přímo zakazují.

Bionafta jako palivo pro vznětové motory má své výhody a nevýhody. Výhody spočívají v jejích ekologických vlastnostech (velmi dobrá biologická odbouratelnost, nižší obsah škodlivin ve výfukových plynech, nižší kouřivost, nezvyšuje obsah CO2 v ovzduší, zdravotní nezávadnost ve styku s pokožkou). Pozitivní ekologické vlastnosti však uživateli nepřinášejí žádný efekt, kdežto její motorické vlastnosti uživatele ekonomicky znevýhodňují. Při použití čistého metylesteru se snižuje výkon motoru o 3-5 %, zvyšuje se objem spotřeby paliva o 6-9 %, je agresivní k pryžovým a plastovým dílům motoru, ke klasickým nátěrovým hmotám. Čistý metylester je hygroskopický, při průniku do motorového oleje způsobuje korozi ložisek a pouzder motoru. Pro použití v zimním období je nevýhodný nízký bod zkalení - minus 5o C (ZUNTYCH, ČLUPKA, 1996).

Úsilí o širší využití bionafty vedlo ke snaze přiblížit vlastnosti bionafty požadavkům výrobců motorů. Negativní vlivy čisté bionafty významně řeší tzv. bionafta druhé generace (směsná vícekomponentní bionafta, aditivovaná bionafta). Je tvořena 1/3 metylesteru a 2/3 komponentů na ropné bázi, které jsou upraveny tak, aby odpovídaly požadavkům biologické odbouratelnosti. Dle odborníků na paliva a maziva si směsná bionafta zachovává značnou část ekologických předností metylesteru (velmi dobrá biologická odbouratelnost, snížená kouřivost, menší obsah škodlivin ve výfukových plynech), zvýšila se její výhřevnost, dá se použít bez potřebných úprav motoru. Přesto však mají někteří výrobci motorů ke směsi metylester - nafta nadále výhrady (Tatra Kopřivnice). Použití směsné bionafty akceptují některé automobilky (např. Peugeot, Renault, Citroen, Volkswagen, Mercedes-Benz, Škoda u Felicie a Oktavie s motorem VW). Čistou bionaftu mohou používat traktory John Deer a Zetor. Požadavkem výrobců motorů je však dodržování kvalitativních parametrů ze strany výrobců bionafty.

Jak je patrno z výše uvedeného, lze za hlavní překážky využívání bionafty označit jednak konstrukční řešení vznětových motorů, které zohledňuje především převážně používané palivo, tj. klasickou motorovou naftu, jednak rostoucí výrobní cenu čistého metylesteru řepkového oleje (základu bionafty, která se v současnosti pohybuje okolo 22,- Kč za 1 kg. Je však třeba podotknout, že směsná bionafta je v důsledku nižšího obsahu čisté bionafty levnější a v současné době ve výši 15 - 17 Kč za 1 litr je schopna konkurovat klasické naftě.

Jak již bylo naznačeno, jsou vedlejším produktem při výrobě bionafty řepkové výlisky, surový glycerin a mastné kyseliny. Řepkové výlisky se svými vlastnostmi blíží sojovému extrahovanému šrotu, takže představují kvalitní bílkovinné krmivo. Získaný glycerin je velmi kvalitní a používá se ve farmacii a kosmetice. Mastné kyseliny jsou využitelné v chemickém průmyslu.

Přes veškeré problémy, které se zatím při využívání bionafty jako alternativního paliva vyskytují, je v Evropě patrná tendence ke zvyšování její výroby a tím i k většímu využití řepky jako obnovitelného energetického zdroje. Zatímco v r. 1996 činila v EU výrobní kapacita bionafty 550 tis. tun, pro rok 1998 je to již 1286 tis. tun (ZUNTYCH, 1996). Cílem zemí EU je, že do r. 2010 by měl podíl biomasy na výrobě pohonných hmot činit 4 % (KOPETZ, 1996).

V našich podmínkách by roční výroba 100 tis. tun bionafty nahradila 4-5 % celkové spotřeby motorové nafty v národním hospodářství (PAVLÍČKOVÁ, 1998). Stávající výrobní kapacita však zatím není plně využívána. V r. 1997 bylo dle Sdružení pro výrobu bionafty vyrobeno 27 598t metylesteru řepky.

2.2. Využití řepky k výrobě tepla

Pro výrobu tepla z řepky lze využít jednak řepkové slámy, která je vedlejším produktem při sklizni semene, jednak řepkových výlisků, které jsou vedlejším produktem při zpracování semene na olej. Protože však výlisky jsou hodnotným krmivem, zbývá jako zdroj tepelné energie sláma. PETŘÍKOVÁ (1996) uvádí, že výhřevnost řepkové slámy činí 17,484 MJ.kg-1. Při ha-výnosu 4,74t to představuje tepelný potenciál 82,87 GJ z jednoho hektaru řepky. Činí-li průměrná výhřevnost u nás používaného hnědého uhlí 11,1 MJ.kg-1 (KOČ, 1997), pak lze slámou z 1 ha řepky nahradit cca 7,5 t hnědého uhlí, což v podstatě představuje spotřebu na zimní sezónu pro jeden rodinný domek.

Obdobně jako používání bionafty k pohonu motorů, má i využití řepkové slámy k výrobě tepla své problémy. Nízká objemová hmotnost zvyšuje náklady na dopravu a skladování. Řešením je lisování, briketování nebo peletování, to však znamená zvýšení ceny slámy jako paliva. Fyzikálně mechanickým vlastnostem slámy musí být uzpůsobeno i spalovací zařízení (větší prostor pro skladování a manipulaci s palivem při přikládání, větší spalovací prostor, filtrační zařízení pro zachycení jemného úletu popílku), které se tak stává investičně náročnějším ve srovnání s tradičními topnými systémy. Při minimálním zpracování pro účel spalování je však řepková sláma palivem levnějším nežli hnědé uhlí. Ve srovnání s fosilními palivy prakticky neobsahuje síru, její spalování nezvyšuje obsah CO2 v ovzduší (pouze se vrací to, co bylo odebráno rostlinou), rovněž obsah dusíku je minimální a únik oxidů dusíku lze řídit průběhem procesu spalování. Z tohoto hlediska splňuje řepková sláma ekologické požadavky na ochranu ovzduší.

Dosavadní poznatky svědčí o tom, že využití řepkové slámy pro účely vytápění u nás má zatím spíše lokální charakter. Jedná se zejména o zemědělské podniky pěstující řepku nebo o lokální venkovské výtopny. Přesto řepková sláma představuje v ČR značný tepelný potenciál, uvážíme-li, že se řepka ročně pěstuje na téměř 230 tis. ha orné půdy (v přepočtu to představuje cca 1,725 mil. t hnědého uhlí).

3. Závěr

Z uvedeného je zřejmé, že řepku olejnou lze považovat za obnovitelný přírodní energetický zdroj a zároveň za alternativní zemědělskou plodinu, kterou lze v případě potřeby pěstovat pro potravinářské i nepotravinářské využití. SLADKÝ (1993) uvádí, že ekonomicky životaschopný zemědělský podnik by si mohl pěstováním řepky na cca 10 % orné půdy zabezpečit svoji potřebu tekutých i pevných paliv. Kromě alternativního využití produkce je předností řepky i její pozitivní role v osevním postupu.

Použitá literatura:

Člupka J.: Ohlas na článek “Bionafta může ozdravit ovzduší ve městech,

Hospodářské noviny, 8.2.1996

Koč B.: Zelené kilowatty, Hospodářské noviny, 3.1.1997

Kopetz H.: Strategie využití biomasy, Sborník z česko-rakouského semináře

Biomasa pro energii”, VÚRV v Praze - Ruzyni, Praha, 1996

Pavlíčková M.: Ekonomika výroby bionafty, diplomová práce, ČZU PEF, Praha, 1998

Petříková V.: Produkce energetických rostlin v pánevních oblastech, Sborník z česko-

rakouského semináře ”Biomasa pro energii”, VÚRV v Praze-Ruzyni, Praha,

1996

Sladký V.: Spalování biomasy, Praktická příručka “Obnovitelné zdroje energie”,

MZe ČR, Praha, 1993

Zuntych Z.: Bionafta může ozdravit ovzduší v městech, Hospodářské noviny, 12.1.1996