BIOPALIVA poněkud odlišný pohled

Rostoucí nejistota ve strategicky nejvýznamnějších oblastech těžby ropy, neklid, až znechucení z dění na naší politické scéně a realita v oblasti vývoje projektu výroby a užití bioethanolu je jevem, který zasluhuje, aby se objevilo trochu optimismu. Navzdory nepřízni politické reprezentace a části odborné veřejnosti vznikla první továrna na výrobu bioethanolu. Jedná se o nejefektivnější realizaci využití energetického potenciálu našeho zemědělství, a to propojení výroby cukru a lihu z cukrovky. Tím, kdo zahájil projekt bioethanolu v ČR je společnost Cukrovary TTD Dobrovice a.s., jeden z významných článků seskupení firmy TEREOS a Nordzucker. Důvod k tomu, aby se o tom psalo spočívá v tom, že řada institucí, firem a jednotlivců o tomto projektu hovoří, kdekdo se vyjadřuje zda jde o projekt dobrý, nebo špatný a čas plyne, fosilní zdroje energie ubývají, životní prostředí trpí, zemědělci nemají odbyt na produkty, které umí efektivně vyrobit a bioethanolový projekt zajímá veřejnost leda v souvislosti s jakýmisi úplatkovými aférami. V TTD Dobrovice směřovaly peníze správným směrem - do realizace výroby bioethanolu. Dnes je zde první vlašťovka a státní správa by na to měla reagovat s takovým cílem, aby efekty dosažené touto výrobou neopouštěly hranice regionu, jehož se to dotýká. Ještě před nedávnem patřil tento závod k neperspektivním, jedním z mnoha malých cukrovarů určených k uzavření. Dnes je největším zpracovatelem cukrovky v ČR a jediným výrobcem bioethanolu u nás. Pozoruhodné je zejména to, že došlo k realizaci spojení výroby cukru a lihu, které má svoji kolébku ve Francii a které umožňuje při výrobě lihu využít meziproduktů a vedlejších produktů výroby cukru. To má několik výhod, z nichž jsou nejzajímavější dvě. Ta první umožňuje výrazné snížení nákladů na surovinu a ta druhá umožňuje realizaci bezodpadové výroby. Technologie výroby je převzata od francouzských odborníků a realizována českými dodavatelskými firmami. A v tom je ten druhotný význam celého projektu, že podniky, které ještě nedávno dosti rozpačitě reagovaly na četné dotazy zájemců o výstavbu lihovaru z obav, že nemají žádné reference, mohou již sebevědomě poukazovat na vlastní zdařilé dílo. Stačí se ohlédnout do několik měsíců staré historie vývoje tohoto projektu, kdy při výběrovém řízení na technologii výroby biethanolu nefigurovala žádná tuzemská firma. A to byly v ČR takové, které stavěly průmyslové lihovary na celé zeměkouli. Od té doby však uplynulo více než půl století a následující dlouhodobá stagnace lihovarské výroby tento druh činnosti zcela potlačila. Nyní je třeba začít znovu a každá zkušenost má nesmírnou cenu. TECHNOLOGICKÝ PRINCIP Výroba kvasného bezvodého lihu vychází ze sacharidů rostlinného a i živočišného původu a je založena na vlastnosti mikroorganismů transformovat sacharid na oxid uhličitý a kvasný líh. Tento druh výroby spadá do oblasti biotechnologií, což je využívání vlastností přirozených organismů k produkci látek, které mají využití v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti. Biotechnologie jsou v moderní technice nahrazovány technologickými operacemi fyzikální i chemické povahy, které jsou vždy energeticky i investičně náročnější, než přirozené procesy. Vrátíme-li se k výrobě kvasného lihu, probíhá technologie výroby následujícím způsobem: ? Převedení přírodního sacharidu na zkvasitelnou formu - tento proces probíhá jen u sacharidů, které nejsou přímo zkvasitelné, jako je škrob a celulóza. Oligosacharid sacharóza, který je obsažen v cukrovce, je přímo zkvasitelný, takže tento proces v případě zpracování cukrovarnických meziproduktů odpadá ? Biochemická transformace zkvasitelného sacharidu na etanol a oxid uhličitý ? Destilační dělení etanolu a těkavých vedlejších frakcí vznikajících při transformaci (surový líh) od netěkavého podílu obsahujícího vodu a ostatní rozpustné i nerozpustné látky (výpalky) ? Rafinace a rektifikace surového lihu ? Odvodnění azeotropické směsi vody a lihu na bezvodý líh ? Zpracování nebo využití výpalků a oxidu uhličitého PODÍVEJME SE NA VÝROBU BIOETHANOLU V AGROETANOLU DOBROVICE A NA KONKURENČNÍ PŘEDNOSTI TOHOTO ŘEŠENÍ Lihovar sestává z kvasírny, varny, lihového hospodářství a pomocných provozů, z nichž většina slouží současně cukrovaru a lihovaru. Kvasírna je určena k přípravě zákvasu a kontinuálnímu zkvašování difuzní šťávy. Kvasné kádě jsou vybaveny bočními míchadly a chladiči umístěnými mimo kvasný prostor a opatřenými oběhovými čerpadly. Ve varně se nejprve odděluje surový líh od výpalků na dvoukolonové záparové koloně pracující ve vícetlakovém režimu. Zdrojem tepla je returní pára z odparky, popřípadě turbíny. Takto získaný surový líh, částečně zbavený vedlejších frakcí, se podrobí dalším fázím rafinace a odvodnění na molekulových sítech. Molekulové síto je zařízení, které rektifikovaný etanol zbavuje vody, která je v něm vázána v množství okolo 4 - 7 %. Pojem bezvodý líh se vztahuje na produkt obsahující max. 0,3 obj. % vody. Veškerý vyrobený líh, včetně vedlejších frakcí, je měřen tradičními, leč modernizovanými měřidly, jež vyrábí firma Siemens. Skladové hospodářství na líh a vedlejší produkty je vybaveno rekuperačním zařízením používajícím ke stabilizaci skladovaného lihu inertní atmosféru dusíkem a stabilním hasicím zařízením. Vodní hospodářství je okruhové s chladicími věžemi a podchlazovací jednotkou. K doplňování chladicího okruhu se používá voda upravená mechanicky i chemicky. Hospodaření s odpady navazuje na výrobu v cukrovaru a umožňuje bezvýhradně recyklovat výpalky při vyslazování řepných řízků, aniž by byla jakkoliv ovlivněna technologie výroby kvalitního cukru. Tímto řešením odpadají náklady na zpracování výpalků v klasickém lihovaru, které v moderním pojetí představují výstavbu a provoz odparky sloužící k zahušťování výpalků před aplikací do půdy. Neméně významné jsou synergické efekty vyplývající z charakteru výroby cukru a lihu, a to využívání returní a brýdové páry z cukrovaru ve varně lihovaru. Z tohoto pohledu je energetika takového lihovaru pokryta tím, co ještě v nedávné minulosti foukalo na střechu a již z dálky signalizovalo přítomnost průmyslového závodu. EKONOMIKA A POSTAVENÍ PROJEKTU BIOPALIV V ČR Technická a ekonomická náročnost a výsledná cena bioethanolu závisí na druhu suroviny použité k výrobě. Jsou země, ve kterých trvá vegetační období po celý rok a tam existují rostliny, které produkují přímo zkvasitelné sacharidy levněji než u nás, kde můžeme pěstovat jen takové rostliny, které zrají od jara do podzimu. Ale i zde jsou možnosti volit různé zdroje sacharidů a dostat se tak s cenou bioethanolu na různé hladiny podle výše nákladů na základní surovinu. Nejvýhodnější je spojení výroby cukru a lihu. Důvodem je ta skutečnost, že v našich podmínkách je cukrovka nejefektivnější plodina z pohledu výkonu fotosyntézy a obsahuje přímo zkvasitelný cukr a za druhé proto, že cena a nedostupnost rafinovaného cukru ve světě klesá, takže je třeba hledat i jiné možnosti využití cukrovky. Výroba lihu z cukrovky je pak jakýmsi regulátorem, který snižuje podnikatelské riziko výrobce rafinovaného cukru, pokud by neměl možnost omezit jeho výrobu využitím jiné cesty. Na druhém místě pak je výroba lihu z obilovin včetně kukuřice, kde je výkon fotosyntézy příznivější u kukuřice, pšenice a tritikále před ostatními druhy obilovin. Mediálně nejčastěji zmiňovaná možnost výroby lihu z dřevní hmoty svědčí o tom, že zastánci této cesty buď neznají podmínky v naší zemi, nebo je to nezajímá. Těmi podmínkami mám na mysli respektování základního podnikatelského principu, který musí začínat příznivou bilancí zdrojů a ovladatelností technologie. V případě zpracování obilovin, popřípadě dřevní hmoty jde o převod polysacharidů na zkvasitelnou formu, který je u obilovin dobře propracován, ale u dřevní hmoty velmi problematický. Na toto téma je možné uvést celou řadu zajímavých údajů, ale stále je tu dominantní ta skutečnost, že dřevní hmota u nás není k dispozici, zatímco obilovin je trvalý přebytek. A nakonec je nutné zmínit ještě jednu důležitou stránku posuzování efektivnosti používání biopaliv. Obvykle se setkáváme s názorem, že biopaliva jsou drahá a že tedy jejich výrobu podporovat jsou vyhozené peníze. V této souvislosti je na místě se zeptat kdo financoval vznik fosilních zdrojů energie? Když sledujeme srovnání nákladů na fosilní zdroje, tak srovnáváme nesrovnatelné, protože u obnovitelných zdrojů započítáváme náklady na pěstování základních plodin, kdežto u fosilních zdrojů jen náklady na těžbu a dopravu. Zkusme porovnávat to, co se dá porovnávat a zjistíme, že ta cesta k náhradě fosilních zdrojů obnovitelnými není zdaleka tak drahá, jak je nám některými skupinami lidí předkládáno. Pro doplnění obrazu výhodnosti spojení cukrovaru s lihovarem je na místě ještě uvést rozdíly plynoucí z tohoto řešení. Obilný lihovar musí být na rozdíl od lihovaru cukrovarnického navíc vybaven: objektem na příjem obilí, jeho čištění, popřípadě sušení, skladování, mletí, směšování s procesní vodou, ztekucování a zcukřování škrobnaté složky a na část, která umí zpracovat obilné výpalky buď na krmivo, bioplyn, nebo jiný druh energie, např. spalování v kotlích na tuhá paliva. Pokud jde o investiční náklady dochází u cukrovarnického lihovaru k úspoře poloviny, až třetiny prostředků a provozní náklady jsou o polovinu nižší. V praxi však dochází k tomu, že z důvodu celoročního využití výrobního zařízení bývá lihovar v cukrovaru doplněn i zařízením na zpracování obilovin a toto zařízení je pak v provozu v době, kdy nejsou k dispozici ani skladovatelné meziprodukty cukrovarnické výroby, jako melasa, popřípadě těžká šťáva. Provozní praxe pak počítá s výrobou z difuzní šťávy po dobu 110 dnů, z melasy 80 dnů a z obilovin po dobu 140 dnů. Důvodem, který vede autora tohoto článku k poměrně podrobným zastávkám u některých souvislostí je ta skutečnost, že celá řada publikací o tomto problému postrádá přehled souvislostí výroby biopaliv a zemědělské výroby. To pak způsobuje nepochopení významu celého projektu pro naši společnost. Je třeba si uvědomit, že když není schopen trh pohltit zemědělskou produkci v oblasti výživy občanů, tak se musí orientace výroby zaměřit na jiný druh činnosti, a to nejen na agroturistiku, ale na nepotravinářskou produkci - výrobu biopaliv. Systém podpor, který nese znaky kruté ignorance jakéhokoliv systému, je třeba zacílit tak, aby motivoval zemědělce k výživě národa a k produkci biopaliv. Obavy z korupčních afér lze mít za současné situace docela oprávněně, ale nelze se vyhnout zavedení pořádku a očištění dotační politiky od dosavadní byrokratické praxe, která dává některým státním úředníkům příliš velkou pravomoc. Je třeba jednoznačně připomenout, že biopaliva nemohou za stav naší společnosti, ale stav naší společnosti může za to, že se otázce biopaliv věnuje okrajová pozornost. Pro úplnost náhledu do této problematiky jen několik údajů o vývoji dotační politiky MZe ČR ve vztahu k biopalivům: před naším vstupem do EU byla podpora na 10 % orné půdy "do klidu" pro řepku na MEŘO a energetické byliny na biomasu. Podpora byla 5000 Kč/ha uvedené orné půdy do klidu a na zbývající výměru orné půdy byla vyplácena kompenzační platba 400-600 Kč/ha. Tento titul však nepodporoval plodiny určené k výrobě biolihu. Současný stav podpory plodin na biomasu zavedený v roce 2005: ? SAPS - plošná platba na plochu zemědělské půdy ve výši 2110 Kč/ha je vyplácena ? Podpora z dotační kapitoly MZe ČR titul 1.U. pro energetické využití ve výši 2000 Kč/ha je rovněž vyplácena, ale její aktuální čerpání je tak malé, že částka pro tuto kapitolu vyčleněná zůstává téměř nedotčena ? TOP- UP národní platba na plochu 2314 Kč/ha není vyplácena a energetické plodiny nejsou vyjmenovány ? Podpora využívaná v EU tzv. Uhlíkový kredit ve výši 45 eur/ha v případě pěstování plodin určených jako suroviny do biopaliv (tuhých, tekutých i plynných) a k dalšímu energetickému využití, dosud nebyla MZe ČR aplikována. Tuto platbu je údajně možno přičítat k ostatním platbám SAPS a TOP-UP či dokonce s platbou na travní porosty v LFA. (Zdroj: OAK Chrudim) Je tedy patrné, že nejsou využity ani možnosti, které nabízí naše společenství v EU, tedy státní správa a jmenovitě MZe ČR nemá zájem podpořit nepotravinářskou produkci a umožnit pokrokovým zemědělcům zaujetí pozice dodavatele surovin pro výrobu bioethanolu. Nemůžeme se tedy podivovat nad tím, že někteří investoři bioethanolových závodů nepočítají s výrobou z obilovin vypěstovaných českými zemědělci a nepočítají s dodávkami bioethanolu pro tuzemskou potřebu. A to se nezdá býti příliš prozíravé, protože nám utíkají nesporné efekty vznikající touto činností, proto jsme svědky protestů směřujících ke státní správě. Jedna věc je jistá, a to skutečnost, že je třeba od 1.1.2007, popřípadě od 1.7.2007 naplnit ustanovení zákona č. 92/2004 Sb., kterým se mění zákon č. 86/2002 o ochraně ovzduší, jehož § 3 odst.10 ukládá výrobcům motorového paliva mísení biopaliv v množství stanoveném zvláštním právním předpisem. Po technické stránce patří ČR k nejpokrokovějším zemím EU, protože na rozdíl od ostatních států je u nás zpracována ČSN 65 6511 a 65 6512, která stanovuje technické požadavky a metody zkoušení u lihu určeného k výrobě motorového benzínu a paliva E85, určeného pro automobily s vícepalivovými motory, tak zvanými FFV motory. V současné době jsme svědky tvorby energetické koncepce zemí EU, která potvrzuje nutnost nahrazovat fosilní paliva palivy z obnovitelných zdrojů, snižování tepelných ztrát ve výrobě, v obytných domech, v dopravě a zvyšování účinnosti při výrobě, trasformaci a přenosu elektřiny. Proto jsme potěšeni skutečností, že vzniká další z variant využívání obnovitelných zdrojů energie právě s naší účastí. Bioetanol nastupuje mezi česká biopaliva - první taková reference patří firmě ProjectSoft Tento článek vzniká v době uvádění lihovaru do provozu po neuvěřitelně krátké výstavbě trvající pět měsíců. Jeho cílem není pouze ohlášení vzniku lihovaru, ale zároveň i prezentace činnosti jednoho z významných dodavatelů automatizovaných a technologických systémů - firmy ProjectSoft HK (působící již 16 let v cukrovarnickém a lihovarském oboru). Rozsah a složitost celé technologie a zároveň časová tíseň vzniklá na straně investora vytvořily neobvyklý objem poptávky po projektových pracech a dodávkách strojních zařízení. To byla právě příležitost pro připravené. Pracovníci firmy ProjectSoft mohli splnit specifické požadavky investora nejen díky vlastní flexibilitě a odbornosti, ale i díky svým zkušenostem (osvědčeným i na realizacích pro stejného investora, např. v chrudimském lihovaru). Rozměr výsledného díla vytvořeného společností ProjectSoft je velmi dobře možné ilustrovat následujícími údaji: ? Firma zaujaula roli generálního projektanta s výjimkou skladu lihu. ? Byly zpracovány projekty fermentace, dochlazovací stanice ledové vody a CIP stanice, projekt stavebního objektu velínu, projekty ocelových konstrukcí pro fermentaci, destilaci a odvodnění. ? V rámci díla byly realizovány dodávky CIP stanice, rekuperační kolony CO2 pro fermentaci, dochlazovací stanice ledové vody, dodávky skladu chemikálií a pomocných látek. Při uvážení velmi rychlého postupu všech prací vynikne i zvládnutí množství nejrůznějších úprav a modifikací, bezpočet koordinačních zásahů i řešení nejrůznějších neustále vznikajících technických úloh. Množství úkolů a velmi omezený časový prostor si vyžádal i v oboru měření a regulace vysoké pracovní nasazení. Vždyť s vlastním návrhem koncepce řídicího systému a architektury elektroinstalací i následně všemi potřebnými projektovými pracemi bylo započato až v březnu letošního roku. Je vhodné zdůraznit, že firma ProjectSoft provedla až na několik výjimek i vlastní realizaci kompletního ASŘTP a částí elektro pro celou stavbu. Vzhledem ke složitosti celého projektu byl společně s investorem zvolen moderní řídicí systém ABB ve struktuře DCS (Distribuované řídicí systémy / Distributed Control Systems). Celá aplikace je postavena na komunikační platformě Profibus (v metalickém a pro větší vzdálenosti optickém vedení). Systém je natolik flexibilní, že byla opuštěna varianta balených jednotek a veškeré technologie jsou ovládány periferiemi základního systému distribuovanými do příslušných míst. Mohutnost systému a objem provedených prací dokreslují následující údaje: ? Systém řízení procesu je tvořen dvěma řídicími jednotkami AC 800F, šesti obslužnými a kontrolními jednotkami a jednou inženýrskou stanicí. ? Pro technologii bylo dodáno a nainstalováno několik stovek přístrojů, připojeny tisíce systémových proměnných a následně celý systém oživen. ? Technologie byla vybavena přívodními a motorovými rozvaděči (MCC / Motor Control Center) pro cca 1 MW celkového instalovaného výkonu. ? Byly provedeny veškeré stavební instalace (včetně rozvaděčů pro vnější i vnitřní osvětlení). ? Byla instalována EPS (Elektronická požární signalizace) a kompletní infrastruktura počítačových datových sítí. ? Byl vybudován kamerový systém dozoru. Završením díla firmy ProjectSoft byla spolupráce při najíždění technologie a jejím uvedení do provozu. Rozsáhlost, neobvyklost a rychlost realizace si na jedné straně vyžádaly výjimečné pracovní nasazení, ale na druhé straně přinesly výrazný posun v možnostech a schopnostech firmy a prvenství v bioethanolových referencích. ING. JOSEF DIVIŠ PROJECTSOFT HK A.S.