Ve vývoji bioplynových stanic můžeme sledovat dva základní směry. První řadou jsou bioplynové stanice zemědělské, kde je trend standardních ověřených řešení na standardní suroviny. Druhou řadou jsou stanice komunální, stavěné na odpadní materiály vždy trochu rozdílného složení, takže technologie musí být šita na míru konkrétnímu projektu.
Princip výroby bioplynu a jeho následné využití je u zemědělské i komunální bioplynové stanice zhruba stejný. Rozdíl je především v charakteru a úpravě vstupních surovin. A rozdíly jsou také v ekonomice výstavby a provozu.
Zemědělské bioplynové stanice
Na první pohled se dá říci, že zemědělské bioplynové stanice jsou svým konceptem jednodušší jak v požadavcích na technologii, tak i na řízení provozu. Pravdou je, že technologických obtíží je na zemědělských bioplynových stanicích daleké méně. Přesto jsou mezi nabízenými technologiemi značné rozdíly v kvalitě a trvanlivosti některých komponent.
Mezi technologicky komplikovanější kroky na zemědělských stanicích patří míchání ve fermentorech, které musí být velmi dobře konstruované, aby ve fermentoru nemohla vzniknout tzv. plovoucí krusta související se zpracováním rostlinných materiálů. Tato krusta vzniká postupným agregováním hmoty lehčí než voda, které se drží na hladině. Za několik měsíců se tak může vytvořit i desítky centimetrů mocná vrstva, která ubírá reakční prostor fermentoru, může ucpávat odvodní potrubí (zejména jsou-li řešeny přepadem) a působit problémy biologickému procesu vyhnívání. Proto jsou dnes zemědělské bioplynové stanice převážně vybavovány pádlovými pomaloběžnými míchadly, které zamezují vzniku plovoucích krust tak, že při míchání protínají hladinu a plovoucí hmotu stlačují pod ní. Pod hladinou pak dochází k saturaci vodou a následnému rozkladu.
U tohoto typu bioplynových stanic obvykle není osazována dezintegrace surovin, spoléhá se na kvalitní řezání, již během sklizně kukuřičné řezanky či píce k senážování Tím jsou ušetřeny investiční náklady, ale také provoz, neboť řezací a drtící zařízení mají vysokou spotřebu energie.
Zcela běžnou součástí zemědělských bioplynových stanic jsou stacionární krmné vozy s automatickým dávkováním. Ty dovolují, minimalizovat čas pracovníků. Siláž, travní senáž nebo hnůj jsou čelním nakladačem naskladněny na celých 24 hodin dopředu do krmného vozu, odkud se automaticky v pravidelných intervalech automaticky dávkuje surovina do fermentoru.
S ohledem na charakter surovin využívaných v zemědělských bioplynových stanicích je vzácné, aby návštěvník zaznamenal nějaký nelibý pachový vjem. Dominantní pachová zátěž pochází z manipulace se siláží, senáží, či jinými zemědělskými produkty, které normálního člověka nijak nedráždí. Naopak tam kde je bioplynová stanice, dochází k okamžitému zpracování hnoje nebo kejdy, který tam nezapáchá, nepřitahuje hmyz a není zdrojem případných výluhů kontaminující povrchové vody, takže lze hovořit o výrazném snížení pachové zátěže i dalších pozitivních vlivech.
Komunální bioplynové stanice
Komunální bioplynové stanice musí při svém provozu zvládat řadu technologicky náročných operací. Mezi tyto patří separace, drcení či řezání nehomogenních materiálů, které mohou obsahovat různé příměsi. U řady materiálů vyžaduje legislativa rozmělnění na maximální velkost částic 12 mm a provedení tzv. hygienizace za teploty nad 70 °C po dobu minimálně jedné hodiny.
Pro chod komunální bioplynové stanice je tedy zásadní příjmová část technologie. Odpadní materiály přirozeně zapáchají, a pro snížení pachové zátěže okolí je nutné, aby byla příjmová místa v uzavíratelných halách s odtahem a čištěním vzduchu. Takto, společně s vysokou technologickou kázní a častou sanitací provozu, lze pachovou zátěž mimo příjmovou halu snížit na minimální úroveň, takže lze vně objektu sotva zaznamenat zápach.
Dalším kritickým bodem bývá čistota surovin, respektive vyšší přítomnost nečistot. Nečistoty je možné separovat ručně či mechanicky hned na začátku procesu nebo lze na vyšší přítomnost nečistot technicky vybavit fermentor, který může mít např. na dně vynášecí šnek na sedimentující nečistoty.
Ekonomika stavby a provozu
Komunální a zemědělské bioplynové stanice vyžadují opravdu rozdílný technologický přístup, který se odráží také v rozdílných investičních a provozních nákladech. Investiční náklady zemědělských bioplynových stanic se pohybují na úrovni 100 – 130 tis. Kč/kW, zatímco komunální bioplynové stanice jsou investičně nákladnější a pohybují se nad úrovní asi 200 tis. Kč/kW.
Přípravu a provoz bioplynové stanice ať už je zemědělská či komunální nelze brát na lehkou váhu. Pro přípravu zemědělských bioplynových stanic zpracoval CZ Biom pro Ministerstvo zemědělství ČR Desatero přípravy bioplynových stanic. Pro přípravu komunálních bioplynových stanic byla připravena obdobná publikace, která je k dispozici na webových stránkách Biom.cz
Provozní náklady lze velmi těžko paušalizovat a shrnout v krátkém článku, ale zdůrazním alespoň některé. Komunální bioplynové stanice obvykle inkasují za zpracování odpadů zhruba 300 Kč/tuna. V přijímaných surovinách je však ještě skryta hodnota obsažených živin, kterou lze odhadnout na 500 Kč/t, tu je však nelehké zpeněžit. Na druhé straně stojí řada nákladů a vyšší riziko. Odpady nemusí být vždy k dispozici což ovlivňuje ekonomiku provozu i biologický proces. Kvůli potřebám drcení a hygienizace může být vlastní technologická spotřeba bioplynové stanice až 30 %.
Zemědělské bioplynové stanice mají vysoké provozní náklady s pěstováním a skladováním surovin, další provozní náklady jsou však velmi nízké, vlastní spotřeba elektřiny se pohybuje obvykle kolem 5 %.
Významný je i rozdíl ve výkupní ceně elektřiny. Pro zemědělské bioplynové stanice (kategorie AF1) platí v tomto roce výkupní cen 4,12 Kč/kWh, zatímco pro komunální bioplynové stanice (kategorie AF2) je to pouze 3,55 Kč/kWh. Provozovatelé zemědělských BPS však nemohou zpracovávat komunální odpad, i když vzniká někde v blízkosti, okamžitě by pak totiž musely přejít na nižší výkupní cenu. Přicházejí tak o příležitostný příjem nebo levnější surovinu. Určitým řešením může být výstavba kompostárny, která může zpracovávat jak odpad, tak i separovaný digestát z bioplynové stanice.
Jan Habart, Česká zemědělská univerzita v Praze a CZ Biom
