Použití bioplynu v autodopravě

Bionafta se vyrábí především z řepky olejné pomocí chemického procesu zvaného transesterifikace. Bioetanol je produktem alkoholového kvašení a v našich podmínkách se nejčastěji vyrábí z obilovin a cukrové řepy. V obou případech se jedná o kapalná biopaliva, která je možné přimíchávat do konvenčních paliv.

Značně nedoceněným biopalivem zůstává biometan neboli vyčištěný bioplyn. Biometan je bioplyn bez CO₂ obsahující asi 98 % metanu. Biometan má nejnižší emise skleníkových plynů a nejnižší spotřebu energie v celém životním cyklu v porovnání s ostatními konvenčními biopalivy, zejména je-li produkován z odpadní biomasy. Následující obrázek znázorňuje, jak si stojí jednotlivá biopaliva ve výtěžnosti energie ze zpracované biomasy.

V současné době je dosahováno největších výnosů biopaliva na hektar obdělávané půdy zpracováním vlhké biomasy pomocí anaerobní fermentace při které je produkován bioplyn - pro použití v dopravě vyčištěný na biometan. Ve srovnání s bioplynem a Btl poskytují bionafta a bioetanol v naších podmínkách se srovnatelnými náklady na vyrobený GJ energie asi třikrát nižší energetický výnos z hektaru zemědělské půdy.

Následující tabulka srovnává energetické vstupy a výstupy pěstování a zpracování jednotlivých druhů biopaliv. Důležitým údajem je poměr energie získané v celém procesu produkce daného biopaliva a energie do tohoto procesu vložené. V dnešní době můžeme předpokládat, že veškerá vložená energie je fosilního původu. Čím větší je tento poměr, tím je produkce daného biopaliva výhodnější. Poměr o velikosti 1 by znamenal, že získáme jen tolik energie, kolik jsme do procesu vložili. V takovém případě by nemělo cenu dané biopalivo vůbec produkovat.

Jiného srovnání se nám dostane, když porovnáme energetické výnosy různých druhů plodin na jeden hektar půdy. Množství energie je v tomto případě převedeno na ekvivalentní litry motorové nafty.

Technologie pro čištění bioplynu na biometan existují a v několika evropských státech jsou již několik let používány. Tyto čistící jednotky mohou mít kapacitu od jednotek po stovky m³ vyčištěného bioplynu za hodinu. Ty nejmenší se hodí například na farmu produkující vlastní bioplyn a zásobující biometanem řidiče z nejbližšího okolí, zatímco velké čistící jednotky jsou vhodné například pro města, která pro zpracování bioodpadů používají anaerobní fermentaci a vyrobeným bioplynem pohání městské autobusy či nákladní automobily provádějící svoz odpadu.

Existuje asi 5 různých technologií čištění bioplynu na biometan. Nejrozšířenější je technologie využívající rozdílnou rozpustnost plynů ve vodě, tzv. water scrubbing. Při tomto procesu je spotřebovávána elektrická energie (asi 0,5 kWh/1 m³ bioplynu) a voda (asi 15l/m³ bioplynu), která však může být v procesu cirkulována.

V dnešní době je na trhu nabízeno již několik desítek typů automobilů různých značek sériově vyráběných s pohonem na stlačený zemní plyn (CNG - compressed natural gas). Jako palivo do těchto automobilů může sloužit jak zemní plyn, tak biometan. Obě paliva jsou identická (v obou případech se jedná o plyn metan), liší se pouze ve způsobu vzniku.

V dnešní době je již celá Česká republika pokryta sítí čerpacích stanic na stlačený zemní plyn, takže je zajištěna dojezdnost do jakéhokoliv místa v republice. Náklady na pořízení modelu s motorem na CNG jsou asi o 10 % vyšší než na pořízení stejného modelu na konvenční palivo. Sériově vyráběné automobily s pohonem na CNG však stále mají i menší nádrž na benzín, aby byla vždy zajištěna dojezdnost i v oblastech bez plničky na CNG. Rozvoj infrastruktury čerpacích stanic na CNG podnítí růst nožství automobilů na CNG, což bude mít následně příznivý vliv na rozvoj využití bioplynu v dopravě.

Důležitou předností produkce biometanu oproti produkci bionafty a bioetanolu je široká škála plodin vhodných pro jeho výrobu, možnost jeho výroby z bioodpadů, vysoká energetická výtěžnost a neexistence vedlejších produktů. Velikost bioreaktoru k produkci bioplynu není ničím omezena, stejně efektivně vyrobíme bioplyn v umělohmotné lahvi jako v reaktoru s objemem tisíců m³. Z tohoto důvodu může být výroba bioplynu značně decentralizovaná. Při existenci velkého množství menších bioplynových stanic může být materiál vhodný pro anaerobní fermentaci zpracovávaný co nejblíže místa jeho vzniku. Tím se sníží nároky na dopravu a mohou tak být využity i ty zdroje, které by se jinak nevyplatilo vozit na větší vzdálenosti. Napojením těchto bioplynových stanic na rozvodnou plynovou síť zajistí flexibilitu celého systému.

Spotřeba biometanu v m³ je stejná jako spotřeba benzínu v litrech. Automobil spalující metan má o poznání tišší chod než na konvenční paliva, díky fyzikálním vlastnostem biometanu jsou vozidla na CNG bezpečnější než vozidla na benzín, naftu nebo LPG. Emise ze spalování biometanu jsou stejné jako ze spalování zemního plynu s tím rozdílem, že CO₂ vzniklý při spalování biometanu pochází z rostlin a nezvyšují tak celkové množství CO₂ v atmosféře. Následující tabulka ukazuje, o kolik se sníží emise jednotlivých znečišťovatelů při přechodu z konvenčních pohonných hmot na biometan.

V některých zemích je už možné dodávat biometan do plynové rozvodné sítě. Tím se řeší problém s vyrovnáním aktuální produkce s aktuální spotřebou. Biometan vyrobený na okraji města v bioplynové stanici zpracovávající komunální bioodpady je možné za pomoci plynové rozvodné sítě prodat na čerpací stanici v centru města. Jistota stálého odběru produkce bioplynové stanice výrazně zlepšuje atraktivitu takovýchto investic v očích investorů a bankéřů.

V České republice je podporováno pouze užití bioplynu pro kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla, ostatní alternativní využití jsou tak relativně znevýhodněna. Při kogeneraci je často největší problém, jak během celého roku využít produkované teplo. Není výjimkou, že je větší část vyprodukovaného tepla mařena bez užitku. V takových případech může být vyčištění bioplynu na biometan a jeho užití jako pohonné hmoty či dodání do plynové rozvodné sítě výhodné z ekonomického i ekologického hlediska. Pro tento případ by měl stát nastavit alespoň rovné podmínky pro různá využití bioplynu a lépe tak zohlednit ekologické přínosy jeho alternativního využití.

Podle studie Lipského institutu pro energetiku a životní prostředí je možné na zemědělských plochách EU-28 dnes vypěstovat biomasu k výrobě 300 mld. Nm³ biometanu za rok při současném zachování potravinové soběstačnosti jednotlivých zemí. Do roku 2020 má tento potenciál vzrůst na 500 mld. Nm³ biometanu za rok. Toto množství se rovná současné spotřebě veškerého zemního plynu v EU-28. Do tohoto počtu nejsou zahrnuty bioodpady, které představují dodatečný potenciál. Aby bylo dosaženo takovéto produkce biometanu, muselo by být vystavěno přibližně 1000 jednotek pro bio SNG a asi 25 až 50 tis. bioplynových stanic.