Stránka 1

Studie:

Charakteristika materiálů biologického původu

v souvislosti s energetickým využíváním

Stránka 2

Obsah

1. Abstrakt ....................................................................................................................... 4

2. Seznam zkratek ........................................................................................................... 6

3. Zdroje biomasy ............................................................................................................ 8

Sláma ............................................................................................................................... 8

Obilná sláma................................................................................................................ 8

Řepková sláma ............................................................................................................ 9

Vlastnosti slámy .......................................................................................................... 9

Celková energetická kapacita ................................................................................... 10

Dřevo ............................................................................................................................. 11

Regionální produkce dřeva ....................................................................................... 11

Lesnické zbytky a dřevěný odpad ............................................................................. 12

Vlastnosti dřeva a dřevěného odpadu ...................................................................... 14

Celkový energetický obsah........................................................................................ 15

Zvířecí odpady ............................................................................................................... 17

Kurníkové stelivo ....................................................................................................... 17

Dobytčí mrva a hnůj .................................................................................................. 19

Energetické plodiny....................................................................................................... 21

Řepka olejná .............................................................................................................. 21

Cukrová řepa ............................................................................................................. 22

Výmladkové plantáže rychle rostoucích dřevin (energetické plantáže, SRC) ........... 23

Miscanthus a trávy .................................................................................................... 24

Analýzy .......................................................................................................................... 26

Minoritní zdroje ........................................................................................................ 28

Racionalizace zdroje .................................................................................................. 28

4. Používané technologie .............................................................................................. 30

Spalování slámy ............................................................................................................. 30

Stránka 3

Celkový pohled na hoření slámy ............................................................................... 30

Existující schémata přímého spalování slámy ........................................................... 31

Společné hoření slámy .............................................................................................. 35

Malé kotle na slámu .................................................................................................. 37

Slámové brikety......................................................................................................... 38

Problémy s korozí a zanášením ................................................................................. 39

Problémy s emisemi .................................................................................................. 40

Spalování dřeva ............................................................................................................. 40

Velké elektrárny na dřevo ......................................................................................... 41

Malé kotle na dřevo .................................................................................................. 44

Peletizované dřevo .................................................................................................... 45

Gasifikace (zplyňování) ................................................................................................. 47

Existující schémata .................................................................................................... 48

Kapalná a bioplynová konverze .................................................................................... 53

Anaerobní vyhnívání (AD) ......................................................................................... 53

Rychlá pyrolýza ......................................................................................................... 54

Fermentace ............................................................................................................... 55

Výběr technologie ......................................................................................................... 56

5. Použitá literatura ...................................................................................................... 58

Stránka 4

1. Abstrakt Biomasa se obecně považuje za jeden z nejperspektivnějších obnovitelných zdrojů

energie. Pozornost se v současné době zaměřuje nejen na odpadní, ale i na cíleně

pěstovanou biomasu, tj. plantáže rychle rostoucích dřevin, respektive jiných

energetických plodin. Mezi hlavní výhody cíleně pěstované biomasy patří především

možnost využití ploch nevhodných pro intenzivní zemědělskou výrobu, dále možnost

skladování biomasy (na rozdíl od neuskladnitelné sluneční a větrné energie) a také

možnost různorodého použití biomasy od malých jednotek až po velké zdroje pro výrobu

elektřiny nebo tepla. Na druhou stranu má pěstování a využívání biomasy pro

energetické účely svá úskalí a dosud zde existuje mnoho otevřených otázek.

Cíl studie spočívá ve shrnutí a popisu současných zdrojů biomasy. Kromě toho se některé

kapitoly věnují energetické vydatnosti paliv rostlinného a živočišného původu. Součástí

zprávy je rozbor trendů, které kopírují národní politiky ochrany životního prostředí a

výroby primární energie.

Studie přibližuje situaci v oblastech, kde jsou s využíváním potenciálu biomasy relativně

daleko. Například skandinávské země a Rakousko mají s využíváním tepla a elektřiny z

obnovitelných zdrojů bohaté zkušenosti, ovšem situace týkající se využití biomasy je

nejlépe popsaná pro region východní Anglie. Politika oblasti zmiňuje obnovitelné zdroje

v závazcích na ochranu životního prostředí a navíc jsou nezbytně důležité pro zajištění

větší bezpečnosti dodávek energie. V Evropské unii je to právě zemědělská oblast

východní Anglie, kde v rámci závazků na cílový stav v roce 2010 hraje 14 procent energie

z biomasy největší roli v celkovém množství obnovitelné energie.

Poznatky z oblastí, kde je energetické využívání biomasy standardní, mohou významně

přispět ke splnění závazků České republiky, které se týkají poměru alternativních zdrojů

energie ke stávajícím uhelným a jaderným elektrárnám. Přestože již dnes existuje na

našem území celá řada spaloven a zařízení, které zpracovává právě palivo biologického

původu, jeví se provoz takových zařízení jako neefektivní a bez podpůrných dotací by

nebyl konkurenceschopný. Údaje získané ze zahraničí mohou tedy sloužit jako referenční

linie, dle kterých bude možné pojmenovat faktory snižující efektivitu českých provozů.

Tyto faktory se nedají spočítat na prstech jedné ruky, ale mezi ty nejvýznamnější patří

kvalita zdroje paliva a technologie spalování, resp. konstrukce kotle, kvalifikace a

zkušenost obsluhy. Studie se snaží především popsat charakter paliva, tj. biomasy. Jedna

z výhod oproti ostatním formám je využitelnost jak pro elektrickou energii, tak pro teplo.

Určení hodnot, jakých energie z biomasy dosahuje, vyžaduje aktuální data o

dosažitelných zdrojích, vývoji technologií a ekonomice, a to vše je podrobeno průzkumu.

Analýzy ukázaly, že méně kvalitní nebo odpadové obilí a semena řepky olejné, odpadní

dřevo, zbytky ze živočišné výroby (chlévská mrva, stelivo atd.) a energetické plodiny

budoucnosti mohou ročně vygenerovat až 75 TJ čisté energie, především ze slámy, dřeva

a trávy ozdobnice. Existuje celá řada postupů pro získání energie z výše uvedených

zdrojů. Údaje jsou vztažené pro oblast východní Anglie.

Stránka 5

První úspěchy pro získání elektrické energie a aplikace centrálních výtopen byly

dosaženy přímým spalováním v roštových nebo fluidních pecích, hlavně v evropském

regionu. Integrované zplyňování, technologie kombinovaných okruhů začíná být

ekonomicky velice výhodná. Další více vyvinuté metody, například pyrolýza a etanol

z celulózy, mohou být velmi úspěšné v budoucnosti. Výrobu tepla a elektřiny díky

přímému spalování slámy můžeme nalézt již na mnoha místech.

Přesto se díky studiím ukázalo, že náklady na výrobu v elektrárnách v rozmezí od 10 do

50 MW nemohou úspěšně konkurovat jiným alternativám, jakou je například větrná

energie. Přes vysoké výtěžnosti a silné výhody v oblasti ochrany životního prostředí se

i v případě centrálních výtopen na slámu ukázalo, že tyto provozy jsou finančně

nevýhodné. Pro malé aplikace na vytápění jsou ideální dřevěné peletky nebo peletky

vyrobené z obilných plev, ačkoliv jsou stále o něco dražší než-li systémy poháněné

ropnými deriváty.

Nařízení týkající se životního prostředí a dotační pobídky se v rámci podpůrných

programů postaraly o mírný posun vpřed a přispěly k rozvoji energie z biomasy. Avšak

efektivnější využití biomasy je podmíněno větší informovaností, masivnějšími

investicemi do výzkumu plodin a vývoje technologií pro získání energetického

potenciálu.

Stránka 6

2. Seznam zkratek ACT vyšší konverzní technologie

AD anaerobní vyhnívání

BETTA britské elektrické rozvodné a obchodní společnosti

BFB bublinové fluidní lože

BWEA britská větrná elektrická společnost

CCGT turbína kombinovaného plynového cyklu

CCL daň na globální změny klimatu

CCS zachycení a skladování uhlíku

CFB cirkulační fluidní lože

CHP kogenerační jednotky

CHPQA záruka kvality kogeneračních jednotek

DEFRA britský úřad pro životní prostředí a venkov

DTI britský úřad pro obchod a průmysl

ECA dotační program pro energeticky úsporná zařízení

ECS dotační program na podporu pěstování energetických plodin

EERA regionální sdružení pro východní Anglii

EPR provozovatel většiny biomasových spaloven v oblasti východní Anglie

ESP elektrostatický odlučovač

EST záruka úspory energie

ETS rámec obchodu emisemi v rámci EU

EU Evropská unie

EWP bílá kniha o energii

FES energetické zdroje budoucnosti

GCV hrubá výhřevnost

GDP HDP

Stránka 7

HRSG tepelný parní generátor

IEA mezinárodní energetická agentura

IGCC integrovaný zplaňovací kombinovaný cyklus

IRR vnitřní výnosový poměr

LCBP program nízkoemisních budov

LEC certifikát vynětí z povinnosti CCL (daň glob. změn klimatu)

LPG LPG

Mtoe milion tun ropný ekvivalent = 41,8 tis. TJ

NCV čistá výhřevnost

NETA nová obchodní společnost pro elektrickou energii

NFFO povinnost používání nefosilních paliv

NPV absolutní hodnota

odt tepelně vysušené tuny biomasy

OFGEM britský regulační úřad pro energii

ONS britský statistický úřad

REFIT výkupní sazba obnovitelné energie

RO povinnost používání obnovitelných zdrojů

ROC certifikát povinnosti používání obnovitelných zdrojů

RTFO povinnost používání paliva z obnovitelných zdrojů pro motorová vozidla

SRC rostliny krátkého obmýtí

VAT DPH

Stránka 8

3. Zdroje biomasy Energie z biomasy pravděpodobně v příštích letech prodělá podstatný rozmach. Z touhy

rozvinout přírodní zdroje kolem nás bude zemědělství hrát klíčovou roli v posunu

společnosti vstříc více udržitelnému energetickému základu. Potenciální výhody jsou

rozsáhlé. Opatřování bude umožněno bez kompromisů, týkajících se oblasti nezbytné

produkce potravin nebo životního prostředí.

V Evropě se odhaduje, že zdroje biomasy se budou pohybovat od 69 Mtoe v roce 2003,

až 190 Mtoe v roce 2010 a 295 Mtoe v roce 2030 (EEA, 2006). V UK je předpokládán

příspěvek 3,4 Mtoe ze zemědělství do roku 2010 a další 1,5 Mtoe z lesnických aktivit

(EEA,2006). Za použití ekvivalentu 41870 TJ k jednotce 1 Mtoe (IEA, 2006a) by to bylo

národní množství 205000 TJ.

Tato čísla poskytují hlubší souvislosti, ale zájem tohoto projektu je zaměřen hlavně na

biomasu. Takže prvním požadavkem je mít celkový přehled dostupných zdrojů. Tato

kapitola poskytuje přehled všech významných typů biomasy a pokouší se je posoudit

z hlediska klíčových parametrů, jako je kvantita, distribuce a základní vlastnosti. Hlavním

zdrojem údajů je výroční červnová Agricultural Survey (zemědělská zpráva) DEFRA (edice

2005).

Pro každý zdroj je záměr jasný, a to určit jeho celkový energetický obsah, založený na

množství a net kalorické (výhřevné) hodnotě (NCV). To umožní vybrat nejvhodnější typy

biomasy pro následné analýzy jejich významných konverzních procesů a využitelných

technologií. Tato kapitola se však explicitně vyhýbá prozkoumávání celkové energetické

rovnováhy každého zdroje z hlediska určení čistého energetického zisku (netto energie),

který může být extrahovatelný po kultivaci, sklizni a dopravě. Efekty některých těchto

faktorů jsou zachyceny v dalších kapitolách.

Sláma Sláma je nejběžnější zemědělský vedlejší produkt. Je definovaná jako suchá stébla

cereálních rostlin a jiných obilovin. Zdroje slámy v regionu zahrnují pole pšenice,

ječmene, ovsa a i řepky. Všechny tyto se běžně pěstují.

Sláma byla od minulosti široce využívána, např. jako potrava pro zvířata, podestýlka,

v zahradnictví (květinářství), přírodní izolace např. na pokrývání střech, ale také jako

umělecký materiál. V poslední době byla poznána a zkoumána hodnota slámy jako

potenciálního zdroje energie.

Obilná sláma

Celková výměra půdy věnovaná obilným kulturám v regionu je kolem 631 000 hektarů

(DEFRA, 2005), ze kterých největší podíl má pšenice na 486 000 hektarech. Zimní a jarní

ječmen pokrývá dalších 135 000 hektarů, s malými oblastmi ovsa a jinými obilovinami,

které tvoří zbytek. Z těchto údajů je možné odhadnout základní množství slámy, které

bude vyrobeno během sklizně těchto polí.

Stránka 9

Samozřejmě byla vypracována studie (Stott, 2003) na produkci a dostupnost obilné

slámy, zejména pšeničné. Zpráva se částečně zaměřuje na východní Anglii a východní

vnitrozemí (East Midland)), protože tyto oblasti jsou dominantními pěstiteli pšenice ve

Velké Británii. Rozsah výtěžku slámy je odhadován na 2,5-6,0 tun na hektar, ale hodnoty

kolem 5,0 tun na hektar představují nejlepší regionální počet, založený na Stottově

interpretaci dat z DEFRA.

Sečtením těchto čísel získáme celkovou produkci přes 3,1 Mt v roce 2005. Ačkoliv sláma

může být vedlejším produktem, je jasné, že má důležité využití. Nemůže být ale

předpokládáno, že veškeré množství bude dostupné pro energetické účely.

Stott (2003) prověřil současný stav používání obilné slámy a oznámil, že 40% je zaoráno

zpět do půdy. Poznamenal, že tento jev by se velmi omezil, kdyby byly zavedeny trhy se

slámou. Dalších 30% je balíkováno a uchováváno farmáři pro domácí použití. To

v současnosti ponechává zbylých 30% slámy dostupných pro prodej na trhu, přičemž

toto množství odpovídá 950 kt v tomto regionu. V praxi by to znamenalo, že např.

Elanské elektrárně (Elean Power Station, SEERAD,2006), která spaluje přibližně 200 kt

slámy ročně, by k dodávce paliva stačil okruh 30 mil okolo elektrárny.

Řepková sláma

Řepka je další běžnou plodinou. Ačkoliv je kultivována pro svá semena používaná na

výrobu oleje, její sklizeň také vede k produkci slámy. Řepková sláma má ale zcela jiné

vlastnosti než sláma obilná. Proto musí být její použití jako biopaliva dále zkoumáno

(Booth et al., 2005). Nicméně zkoušky provedené v Eleanské elektrárně (Elean Power

Station, SEERAD,2006) ukázaly, že tepelná (výhřevná) hodnota řepkové slámy je

prakticky stejná jako u slámy obilné. Kvůli menší vhodnosti této slámy jako podestýlky

pro dobytek neexistuje ještě v současnosti žádný trh s tímto produktem. Většinou je

řepková sláma rozsekána na poli během sklizně semen a zaorána zpět do půdy (Booth et

al., 2005).

Newman odhadl výnosy na přibližně 1,5 tun na hektar (Newman, 2003a; Biomas Energy

Centre, 2006a). Skotská exekutiva ale hovoří ve více optimistickém duchu a podávala

výnos řepkové slámy asi na 2,5 tuny na hektar (SEERAD,2006). Předpokládá se, že

všechen tento v podstatě vedlejší a nechtěný materiál by mohl být použit

k energetickým účelům. Tomu napomáhá i odhad, že 100 000 hektarů řepky v regionu

(DEFRA,2005) by mohlo vyprodukovat až 150-250 kt slámy a doplnit tak hlavní objem,

získaný z obilné slámy.

Vlastnosti slámy

Sláma je nízkohustotní materiál s horní výhřevností pohybující se od 15-18 MJ/kg

(Watson et al., 2002; Biomass Task Force,2005; DTI, 2007b). Jako většina biomasy má i

sláma značný obsah vlhkosti, který se pohybuje od 8-23 hm. %, ale obvykle je kolem 14

hm. % (Overgaard et al., 2004). Tento fakt má přímý vliv na dolní výhřevnost, kvůli

množství energie ztracené odpařováním vody během spalování.

Stránka 10

Sláma také obsahuje velké množství anorganických složek podporujících tvorbu popela

(Overgaard et al.,2004), což vytváří určité problémy. Je známo, že při spalování čisté

slámy dochází k masivní tvorbě strusky, která způsobuje provozní problémy (zanášení

roštů, zvýšené množství odpadu, aj.). Dále se uvolňuje během spalování větší objem

plynů, které korodují vyzdívku pecí, včetně chlorovodíku (HCl) a oxidu siřičitého (SO2)

(Muller et al., 2006). Tabulka prezentuje analýzu složení několika typů slámy.

V uvedených typech slámy jsou patrné rozdíly v množství anorganických složek, ale

obsah uhlíku a vodíku je celkem konstantní (uhlík pod 50% a vodík nad 6%). Z toho

důvodu je tepelná výhřevnost suché slámy prakticky stálá bez ohledu na použitý druh.

druh traviny oves ječmen pšenice řepka

Vlhkost (%) 17,20 13,60 15,90 10,60

minerální prvky (% sušiny)

C 48,00 45,00 46,00 45,00

H 6,30 6,00 6,10 6,00

N 0,93 0,76 0,59 1,10

S 0,16 0,19 0,15 0,28

Cl 0,06 1,10 0,30 0,06

Si 0,29 0,82 1,50 0,06

Al 0,01 0,01 0,04 0,01

Fe 0,01 0,01 0,02 0,01

Ca 0,80 0,39 0,34 0,74

Mg 0,08 0,10 0,07 0,07

Na 0,14 0,30 0,02 0,01

K 0,61 2,50 1,30 1,70

P 0,10 0,05 0,08 0,17

celkem popel 3,90 7,20 6,80 5,10

Tabulka: Rozdíly ve složení zemědělských plodin

Nízká sypná hustota slámy přímo ovlivňuje relativně vysoké náklady na shromažďování,

dopravu a skladování. Obvykle je balena na poli balicími stroji do stlačených balíků, které

jsou více vhodné pro skladování a dopravu.

Celková energetická kapacita

Zjednodušená analýza energetické kapacity slámy vyžaduje odhad dolní výhřevnosti

každého druhu slámy, který je založen na střední (průměrné) a horní výhřevnosti o

hodnotě 16 MJ/kg. Newman (2003a) ustanovuje vztah, který umožňuje vypočítat

energetickou kapacitu slámy přímo a je založen na znalosti procentuálního podílu

hmotnosti vodíku (H) a vody (W).

Stránka 11

Když vezmeme nejlepší odhad dostupnosti obilné slámy, tj. 950 kt, založený na aktuální

produkci obilí a přidáme dalších 200 kt řepkové slámy, bude celková energetická

kapacita 16 450 TJ.

Pokud bude existovat vhodný trh, je velmi pravděpodobné, že může být dosáhnuto

podílu 30 % balené a prodané obilné slámy. Pokud bude 40% podíl zaorávané slámy

zmenšen na 20%, získáme 50% obilné slámy dostupné pro energetické účely (Scott,

2003). Celková dostupnost by včetně řepkové slámy poté činila množství 1,77 Mt

s energetickou kapacitou kolem 25 300 TJ.

Kromě toho můžeme počítat s použitím další půdy pro zemědělství a se zvětšenou

produkcí obilných plodin, tedy i slámy. DEFRA (2005) vypisuje seznam okolo 195 000

hektarů pastvin, 120 000 hektarů rezerv (vyčleněných pro nepotravinové použití

regulovaných EU) a dalších 46 000 hektarů ostatních s nespecifikovaným způsobem

použití. Všechna tato plocha ale nemůže být použita v krátkodobém měřítku a

primárním cílem by byla relativní výnosnost kultivovaných obilovin na rozdíl od

energetických plodin. Avšak vysázení dalších 100 000 hektarů by představovalo nárůst

16% v produkci obilovin a větší dostupnost obilné slámy na trhu.

Dřevo Spalování dřeva za účelem tepla je známé od pradávna po celém světě. I dnes je dřevo

stále důležitým obnovitelným palivovým zdrojem. Hustě zalesněné oblasti Evropy, jako

je Skandinávie nebo Rakousko, jehličnaté dřeviny Thetfordského lesa a jiné méně

zalesněné oblasti regionu představují velký zdroj energeticky bohaté biomasy.

V literatuře Woodland Wealth Appraisal, Selman a Powell (2003) se představuje

přibližný pohled na pozitivní ekonomické, environmentální a sociální dopady

zalesněných oblastí. Ačkoliv většina zprávy je zaměřena na pokus o vyčíslení hodnoty

nehmotného přírodního kapitálu na měřitelný ekonomický zisk, autoři se také věnovali

problematice použití dřeva jako obnovitelného zdroje.

Regionální produkce dřeva

Odhadnutí rozsahu zalesnění a produkce dřeva je základním krokem. Selman a Powell

(2003) udávají, že celkově zalesněné oblasti tvoří 139 000 ha pro region východní Anglie

(toto číslo se snižuje až na 113 000 ha, pokud nejsou započítány lesy pod 2 ha). Dávají

tak do jedné linie podíl zalesněných oblastí s průměrem pro zbytek Anglie. To zahrnuje

kolem 50 000 hektarů neobhospodařovaného lesa - DEFRA (2005), na druhé straně se

zde vypočítává menší číslo pro obhospodařovaný les na pouhých 48 000 hektarů,

začleňuje tak podíl téměř poloviny samotného Thetfordského lesa.

Roční primární produkce jehličnatého surového dřeva (kulatina převážně borovic

z Thetfordu), udávaná Forestry Commission (Komise pro lesy), je 290 000 m3. Mimo to

existuje další 180 000 m3 produkce listnatého surového dřeva (převážně dubu), Selman

and Powel, 2003. Když se ale produkce prozkoumá ve vztahu k hodnotě ročního

přírůstku dřeva, tak tato produktivita představuje pouze 60% růstu jehličnatých zásob a

20% růstu listnatých zásob (Selman and Powel, 2003). Zdá se, že tyto údaje konkurují

Stránka 12

celkovým 40% národních údajů, které předložila Forestry Commision (2007) pro těžbu

přírůstkového dřeva. Takže určitě existuje potenciál na zvýšení celkové produkce dřeva

v regionu bez oslabení dlouhodobé udržitelnosti zdroje.

Ve své Woodfuel Strategy for England (Strategie dřeva jako paliva pro Anglii) si

stanovuje Forestry Commision za zřejmý cíl zvýšení národní produkce dřeva o 2 Mt za

rok do roku 2020. Tento materiál, který stále počítá pouze s polovinou růstu

jehličnatého dřeva, bude pocházet z velkého množství obhospodařovaných lesů. Studie

sama o sobě nepředkládá žádné regionální zastavení provozu. Citlivý odhad může být, že

tento převážně zemědělský region s průměrným zalesněním, obsahující 14,7 % rozlohy

Anglie (Environmental Agency,2007), by mohl počítat s okolo 15% nebo 300 kt této extra

produkce.

Ztráty způsobené klimatickými změnami však představují budoucí riziko pro soustavy

lesů a produkci dřeva. Pokud nastanou různé scénáře změny teplot a srážek, mohou se

některé druhy dřevin stát dominantními, zatímco jiné neudržitelnými

(Broadmeadow,2002). Ačkoliv je pátrání po dlouhodobých klimatických efektech nad

rámec této práce, je důležité mít na mysli, že životnost krátkodobých energetických

schémat by mohla v příštích 50 až 100 letech vypadat jinak.

Lesnické zbytky a dřevěný odpad

Lesnické aktivity, stejně tak jako dřevárny, vyrábějí značný objem odpadového materiálu

v podobě větví, jehličí, lupení, kůry, štěpků, pilin a borových jehlic. Tam, kde tento

materiál může být bezpečně a ekonomicky shromážděn, představuje potenciální zdroj

energie s dobrou výhřevností.

Odhadovaný celkový objem dřevěného odpadu v regionu je nejméně milion tun ročně,

z čehož 286 kt za rok je klasifikováno jako palivo odvozené z lesnictví (Renewables East,

2005). Současně je značné množství tohoto materiálu vázáno dodavatelskými

smlouvami, tudíž nebude v krátkodobém měřítku dostupné pro nové energetické využití.

Dále jde značný objem přídavného dřevěného odpadu z domácností a podniků na

skládku, asi 6 Mt ročně (Forestry Commision, 2007), ačkoliv Biomass Task Force (2005)

hlásí, že polovina tohoto objemu může být efektivně zachráněna (předpoklad 1 Mt).

Stránka 13

Odpadové dříví

Další nedávná studie McKay et al. (2003), pověřena DTI, nabízí více detailní pohled na

potenciál obnovy přídavného dřeva v každém regionu Británie. Team studoval všechny

klíčové sektory výroby dřevěného paliva, včetně lesnictví, odpadu z pil, školky a SRC.

Údaje pro dřevěný odpad odvozený z lesnictví ve východní Anglii, z kácení a prořezávání

jak veřejných, tak soukromých lesů, jsou zobrazeny v tabulce níže. Všechny uvedené

hodnoty jsou vztažené na sušinu (odt), tedy na suchou biomasu s odstraněnou vlhkostí.

To napomáhá základnímu srovnání, ale je důležité pochopit, že žádná biomasa nemůže

mít prakticky nulovou vlhkost. Vezmeme-li v úvahu zvětšení hmotnosti kvůli obsahu

vlhkosti, 252 kt suchého paliva odpovídá 286 kt paliva mokrého podle údajů

z Renewables East (2005).

druh dřeva Kulatina (odt) Špice (odt)

Větve (odt)

Listy (odt)

Celkem (odt)

0-14cm

14-16cm

16-18cm 18cm +

nízká kvalita

borovice 1471 8378 8974 55634 1151 918 9245 4045 103056

smrk 1319 631 531 2263 0 30 256 115 5145

jiné jehličnany 2235 1257 1452 14190 85 143 1687 738 21788

listnáče 9921 5873 7058 70390 3854 768 24166 0 122029

Celkem 28185 16139 18015 142477 5091 1859 35354 4898 252018

Tabulka: Produkce dřevního odpadu ze zpracování dřeva

Celková produkce ve východní Anglii je o něco menší než produkce ve vedoucích

regionech (jihovýchod a jihozápad), ale pořád je rozsáhlá.

Je odhadováno, že zhruba 50% kmenového dřeva zpracovaného pilami skončí jako

odpad (McKay et al., 2003). Z tohoto množství asi dvě třetiny je ve formě štěpků, 20%

pilin a 11% kůry. Nakonec zalesňovací aktivity uskutečňované místními obecními úřady a

soukromníky produkují nečekané množství odpadního materiálu. Ze 46 kt dřevních

odpadů ze zalesňovacích aktivit je 37 kt (78%) označeno jako neobchodovatelné na trhu.

Tento údaj je porovnatelný s hodnotou 68%, kterou uvádí Forestry Commision (2007).

Zkombinováním těchto tří zdrojů dá celkovou regionální hodnotu pro generaci

odpadového dřeva 323 000 odt.

Novější údaje z Forest Research (2006) zahrnují identické hodnoty pro vedlejší produkty

zpracování dřeva, ale vyšší hodnoty pro lesnické odpady 272 810 odt a 71 335 odt pro

zalesňovací aktivity. Použitím těchto údajů se celková hodnota zvýší na 369 000 odt, což

je blíže souhrnnému údaji Renewables East (2005), tedy 356 000 odt ze všech zdrojů

lesních oblastí, pil a zalesňování.

Stránka 14

Vlastnosti dřeva a dřevěného odpadu

Složení a vlastnosti dřeva a dřevěného odpadu se velmi liší v závislosti na druhu stromu,

geografickému původu, věku, druhu zpracování a skladovacích metodách. Klíčové

charakteristiky jsou ale pro většinu typů dřeva společné. Dřevo má daleko menší obsah

uhlíku než fosilní paliva (uhlí), obvykle okolo 50%. Obsah uhlíku je rozdělen mezi pevnou

látku (vláknitou celulózu a buničinu, které utvářejí strukturu) a prchavé organické

součásti, ze kterých je odvozeno 80% energetického obsahu (Huhtinen, 2005).

Odpad z pily Zbytky z lesnické činnosti

piliny 4719 kulatina 23220

ořez 58 větve 12825

loupané štěpky 12758 štěpky 9531

neloupané štěpky 3597 listy 1080

kůra 2723

opaly 146

palivové dřevo 261

zbytky 34

ostatní 283

celkem 24579 celkem 46656

Tabulka: Druhy dřevního odpadu (t)

Dřevo, stejně jako většina biomasy, má vysoký obsah vlhkosti. Pohybuje se mezi 15% a

nanejvýš 65%. Dřevo s hodnotou vlhkosti nad 65% se stává velmi obtížně spalovatelným

(Huhtinen, 2005). Stejně jako u slámy obsah vlhkosti přímo ovlivňuje tepelnou hodnotu

dřeva, a to ze dvou důvodů. Za prvé zvyšuje hustotu celkového materiálu a snižuje tak

jeho zřejmý hrubý energetický obsah na kilogram, za druhé energie potřebná k odpaření

vody během spalování představuje ztrátu užitečné energie (Healion, 2002), a tím snižuje

čistou tepelnou hodnotu (výhřevnost). Ve spalovacích procesech také přítomnost vody

snižuje teplotu plamene a zvyšuje tak riziko nedokonalého spalování (Biomass Energy

Centre, 2006b).

Všechno toto znamená, že zatímco suchá dřevěná biomasa má GCV 18-21 MJ/kg, tato

hodnota padá na 11 MJ/kg čisté energie se 40% obsahem vlhkosti a na 3 MJ/kg čisté

energie s 80% obsahem vlhkosti (Huhtinen, 2005). Následující vzorec je užitečný v určení

vztahu mezi obsahem vlhkosti, GCV a NCV (Centre for Biomass Technology, 2002):

NCV=GCV x ( 100-W/100)-(2,442xW/100)

kde W je hmotnostní procento vlhkosti a 2,442 se vztahuje k latentnímu teplu

odpařování vody vyjádřenému v MJ/kg.

Dřevo může být vysušeno přirozeně, a to vhodným skladováním nebo sušením

v sušárně. Materiály jako kůra nebo borové jehlice mají vyšší specifický energetický

obsah kvůli tomu, že obsahují smolu a oleje, ale představují pouze malé procento

celkového zdroje.

Stránka 15

Generace popela má kvůli anorganickým látkám obsaženým ve dřevě značný dopad na

průběh spalování a je nutné se tím odpovědně zabývat. Hlavní složky dřevného popela,

který se skládá z asi 1% suché hmoty paliva (mnohem méně než u slámy), jsou částice

vápníku (Ca) a draslíku (K) a popel má silně zásaditý charakter (Pitman, 2006). To samo

o sobě může být značně výhodné. Dřevný popel byl již zkoumán ve Skandinávii pro

použití v lesích jako činidlo upravující pH v překyselených půdách (Pitman, 2006).

Hledání vhodného využití pro materiál, který by jinak byl uložen na skládky, je silným

hnacím motorem pro další výzkum.

Celkový energetický obsah

Stejně jako u slámy, dostatečně přesná znalost množství a vlastností dřevěných zdrojů

dovolí vypočítání jejich celkového energetického obsahu.

Primární produkce dřeva

Primární těžba v regionu má značný energetický obsah. Je to okolo 290 000 m3

jehličnatého surového dřeva a 180 000 m3 listnatého surového dřeva. Hrubá analýza za

použití průměrné hustoty 550 kg/m3 pro vysušené dříví (přírodně sušené na vzduchu)

s obsahem vlhkosti 20% a odpovídající dolní výhřevností 15 MJ/kg vede k hodnotě skoro

3 900 TJ. To ale znamená málo, protože po dřevě je na trhu silná poptávka a velký objem

lesního surového dřeva je ihned po zapracování směrován do stavebních a

manufakturních sektorů. Tento materiál tedy nemůže být přímo považován za dostupný

pro energetické účely. I kdyby takto velké množství lesního dřeva bylo upraveno pro

energetické účely, určitě by se neskládalo z pomalu rostoucího a vysoce ceněného dubu

(SRC).

Náš zájem je přesto omezen na zdroje odpadového dřeva. Pamatujme však, že 50% této

primární produkce surového dřeva skončí jako vedlejší produkt pil, takže její příspěvek

celkovému energetickému obsahu odpadového dřeva je velmi důležitý a je započítán do

analýz provedených níže.

Odpadové dřevo, přítomnost a budoucnost

Počátečního hrubého odhadu může být dosáhnuto použitím vyšší hodnoty 369 000 odt

pro celkový dřevní odpad za předpokládaného průměrného GCV 18 MJ/kg. S obsahem

vlhkosti 20% je průměrná hodnota NCV 13,9 MJ/kg a celkový energetický obsah by byl

5 130 TJ.

Musí být ale také prozkoumán potenciál pro zvýšenou produkci ze zalesněných oblastí a

výtěžek ze dřeva v současnosti směrovaného na zavážku. Zvýšení o 2 Mt v národní

produktivitě ze zalesněných oblastí navržené Forestry Commision předpokládá zahrnutí

jak primární produkce surového dřeva (kulatin), tak i spojeného zvýšení výtěžku

dřevěného odpadu.

Pokud bude tohoto cíle dosáhnuto, jak bude počáteční odhad doplňujících 300 zelených

kt pocházejících z východní Anglie porovnán se současnými hodnotami? Odhad

současného celku může být odvozen z kombinace 315 zelených kt (za použití hustoty

670 kg/m3) sklizně surového dřeva s hodnotou Forest Research (2006) 273 ktun

Stránka 16

lesnického odpadu, což celkem dává 590 ktun. Takže doplňujících 300 ktun představuje

51% nárůst a je na stejné linii jako s nehmotným 60% nárůstem předloženým zprávou

Woodfuel Strategy for England (Forestry Commision,2007).

zdroj současnost (t) nárůst

budoucnost (t)

lesnické zbytky 272810 50% 409215

piliny 24579 10% 27037

zemědělství 71335 71335

celkem 368724 507587

Tabulka: Potenciál nárůstu dřevního odpadu

Primární produkce surového dřeva (z níž polovina skončí jako vedlejší produkt pil) i

lesnické zbytky přispějí k tomuto nárůstu. Jelikož strategie palivového dřeva v jižní Anglii

je zaměřena na znovuzískávání doplňkového malého surového dřeva (na sekání)

z obhospodařovaných lesů spíše než na těžbu dalších kmenů (E.Harding, personální

komunikace, 4.července 2007), byl odhadován daleko menší přírůstek roven 10%

v primární produkci surového dřeva (kulatin) a tedy i s vedlejším produktem pil. Srovnání

těchto odhadů s hodnotami od McKaye et al. (2003) a Forest Research (2006) dává

výtěžek zobrazený v tabulce.

Zopakováním našeho jednoduchého výše uvedeného odhadu, ale za použití této vyšší

hodnoty 508 000 odt, dává výtěžek zvýšeného energetického obsahu 7 060 TJ.

Zavezené dřevo

Sehnat důvěryhodné údaje o objemech zavezeného dřeva se ukázalo být velmi složité.

Několik odhadů už bylo provedeno, ale obecně se údaje velmi liší (Waste Online,2006).

Mimo to je v současnosti velké množství odpadového dřeva z aktivit jako školkařství

samo zaváženo (McKay et al, 2003), a takto již bylo i s energetickým obsahem

započítáno. Co je zapotřebí, to je odhad množství odpadového dřeva z jiných zdrojů

ještě nezapočítaných. To je hlavně dřevo určené k zavážce z domácích a obchodních

sektorů.

Když vezmeme kombinovanou UK národní hodnotu z Waste Online (2006) 1840 kt,

skládající se ze 420 kt z domácností, 670 kt z průmyslového balení a 750 kt ze

stavebnictví a demolice, může být odhadnuto, že okolo 9% bude ve východní Anglii. Po

sečtení dohromady získáme hodnotu 166 kt, což je značný příspěvek k celkovému zdroji

odpadového dřeva. Při předpokladu průměrného NCV 10 MJ/kg pro průmyslové dřevo,

odvozeného z GCV hodnot DTI (2007b), by tento materiál poskytl dalších 1660 TJ čistého

energetického obsahu. Podobně za použití 3 Mt národní hodnoty z Biomass Task Force

(2005) by regionální odhadovaný podíl byl 270 ktun s energetickým obsahem 2700 TJ.

Stránka 17

Shrnutí

Dřevo a odpad ze dřeva jsou různé materiály se složitým řetězcem produkce,

zásobování, spotřeby a recyklace. Jelikož má tolik vedlejších produktů, už teď existují

životaschopné trhy (např. štěpky používané jako překrytí zavážky, piliny používané při

výrobě dřevotřísky), je obtížné přesně odhadnout, kolik materiálu by mohlo být

dostupného pro energetické využití. Ale tyto trhy se časem jistě změní a poptávka po

dřevě jen poroste.

Naše odhady celkového energetického obsahu jsou za předpokladu, že všechny

materiály odpadového dřeva (včetně již zavezeného dřeva) by mohly být uspokojivě

zužitkovány na energii, v rozsahu kolem 6790 TJ na spodní hranici a 9760 na vrchní

hranici.

Tyto hodnoty jsou ve stejném rozsahu k těm, které zveřejnil Biomass Task Force (2005),

který stanovil kombinovaný energetický obsah pro lesnický odpad, zalesňování a

průmyslový dřevěný odpad na 57 600 – 61 700 TJ národně a 15% podíl, což by dávalo

8600-9300 TJ.

Je souhrnně jasné, že zatímco dřevo má velký potenciál jako hodnotný zdroj biomasy,

jeho celkový energetický obsah je překvapivě pravděpodobně menší než u dostupnější

slámy, i za použití nejoptimističtějších odhadů. Tento obrázek se ale může změnit, pokud

na řadu přijde velkovýrobní sázení SRC a pokud SRC bude bráno jako „dřevo“ a ne

jednoduše jako zemědělská plodina.

Zvířecí odpady Zvířecí trus může být důležitým zdrojem biomasy, zvláště v zemědělských regionech

v rozvojových zemích, kde je vysušený zvířecí trus shromažďován a používán jako

vynikající palivo.

Na východě Anglie, v porovnání s ostatními regiony, je živočišná výroba mnohem méně

převládající než výroba rostlinná. Ale pořád ještě zde existuje velkochov drůbeže, se

kterým je spojeno velké množství kurníkového steliva a asi tak 5 Mt vlhkého zvířecího

odpadu (Renewables East, 2005). Obnovitelná část tohoto odpadu představuje

potenciální zdroj energie.

Kurníkové stelivo

Východní Anglie hraje důležitou roli v produkci drůbeže pro masné trhy a nachází se zde

značné množství drůbežích farem. DEFRA (2005) odhaduje, že je zde 18,8 milionů

brojlerů (kuřata na maso), 1,7 milionů chovné drůbeže a 3,9 milionu slepic na vejce,

takže celkově kolem 24,4 milionů aktivního ptactva. To je rozmístěno mezi 3 200

drůbežích farem a mnoho smíšených farem. Navíc zde existuje i chov přibližně 1,4

milionu kachen a 61 000 hus. Tato čísla dosahují přesně jedné pětiny slepičího hejna a

56% kachního hejna v Anglii. Renewables East (2005) vypočítává celkové množství

ptactva na maso a na vejce rozhodně vyšší hodnotu 27,8 milionu a poznamenává, že

tento sektor má klesající tendence.

Stránka 18

Kupodivu nejsou zmíněni krocani v jakémkoliv z těchto zdrojů, ale British Poultry Council

(2006) podává zprávu, že národní hodnota 17 milionů krocanů je každým rokem klesající

a téměř 50% se jich nachází na farmách ve východní Anglii, podle organizace

J.Blackburna (osobní komunikace, 2.květen 2007) čítá kolem 8 milionů ptáků. Ale kvůli

jejich krátké životnosti na farmě je počet živých krocanů v jakékoliv době o mnoho

menší, a to mezi 1,5 - 2 miliony (J. Blackburn, osobní komunikace, 2.květen 2007).

Souhrnně, tzv. „volné“ slepice (kuřata) stále tvoří malý podíl trhu, takže většina je jich

chována za intenzivních podmínek v kurnících nebo brojlerech. Jejich trus smíchaný

s vystýlkou (sláma nebo hobliny) se snadno shromažďuje. Po částečném vysušení

vzduchem představuje hodnotné biomasní palivo.

Biomass Task Force (2005) odhaduje, že dostupnost „suchého“ kurníkového steliva

z ptáků na maso je 1,16 Mtuny. Plná aktuální data je obtížné sehnat, takže musí být

učiněn pokus vypočítat celkové množství steliva z jiných zdrojů. Hodnoty pro průměrnou

denní produkci steliva na ptáka jsou dostupné z ADAS (1993) a jsou použity v tabulce

k poskytnutí odhadu roční produkce.

Pro historické ověření, tyto výpočty úzce souhlasí s celkovými hodnotami udávanými

bývalou Eastern regional electricity area, která úzce souvisí se současnou East of England

region v raných 90.letech, a to něco přes 400 000 tun (ADAS,1993). Porovnáním těchto

údajů s publikovanými hodnotami EPR pro spotřebu kurníkového steliva v jejích dvou

elektrárnách je jasné, že tento částečný zdroj je již plně využíván v tomto regionu.

Značné množství popílku (popela) generovaného elektrárnami je také využíváno tím

způsobem, že je prodáváno jako hnojivo bohaté na fosfáty Fibrophosem dceřinnou

společností EPR.

Tepelnou hodnotu kurníkového steliva, které má vysoký obsah vlhkosti, stejně jako velký

obsah prchavých látek, je velmi obtížné přesně určit. Jeho složení se může značně lišit

v závislosti na dietě (stravě) ptáků a jednotlivých metodách hospodaření (chovu). Ale

typicky se suchá látka skládá z kolem 60-70% materiálu a 30-40% vlhkosti (Biomass

Energy Centre, 2006a;ADAS 1993) a průměrná čistá energetická hodnota 7,4 MJ/kg je

odvozena z GCV daným DTI (2007b). To je asi polovina hodnoty pro slámu, což konkuruje

Select Committee on Science a Technology analysis v jejich zprávě o obnovitelných

zdrojích (SCST, 2004). V jejich brožuře na EPR Eye plant v Suffolku, CADDET (2000)

oznamuje GCV 13,5 MJ/kg, což by dalo o něco vyšší NCV 8,7 M/kg za 30% obsahu

vlhkosti. Takže celkový energetický obsah může být odhadnut mezi 3 100 – 3 600 TJ.

Existují mírná bezpečnostní a dodavatelská rizika, která stojí za zmínku, pokud jde o

kurníkové stelivo. Během současné dekády existovalo mnoho globálních obav, které se

týkaly ptačí chřipky (zejména virový kmen H5N1). Nejnovější zdokumentovaná epidemie

se objevila v regionu v únoru 2007 na krocaní farmě v Suffolku. Intenzita nákazy vyústila

v předčasné zabití 160 000 krocanů a vytvoření široké zakázané zóny, ve které byl pohyb

produktů z drůbeže striktně kontrolován (British Poultry Council, 2007). V případě

Stránka 19

rozsáhlé pandemie ptačí chřipky by přísné zákazy měly vliv na dostupnost zdrojů z

drůbežích farem a pohyb materiálů.

drůbež odpad/ denně (kg)

odpad/ ročně (kg)

kusy (tisíce)

celkem (t)

kuřata 0,036 13,1 24440 321362

kachny 0,017 6,2 1450 9003

husy 0,197 72 0,6 44

krocani 0,124 45,3 2000 90582

celkem 420991

Tabulka: Odhad množství odpadu z produkce drůbeže

Dobytčí mrva a hnůj

Navzdory svému vysokému obsahu vlhkosti je kurníkové stelivo stále klasifikováno jako

„suchá“ látka (pomáhá tomu obsah slámy a dřevěné hobliny) vhodná ke spalování.

Většina ostatních zvířecích odpadů má však daleko větší obsah vlhkosti a jsou

klasifikovány jako „mokré“. Z tohoto důvodu byly tradičně považovány především za

vhodné k anaerobnímu vyhnívání, při kterém se rozkládají biologicky, než ke spalování

nebo jiným procesům.

Biomass Task Force (2005) určuje regionální celkovou hodnotu mokrého zemědělského

odpadu na 2,9 Mtuny. Tato hodnota zahrnuje i drůbeží hnůj (což je něco jiného než

drůbeží „podestýlka“, která se skládá výhradně ze zvířecích výkalů). Tyto hodnoty jsou

značně více konzervativní než hodnoty Renewables East (2005).

DEFRA (2005) odhaduje, že populace dobytka v regionu čítá 221 000 hovězího dobytka,

1,1 milionu prasat, 345 000 ovcí (což je málo v porovnání s ostatními regiony) a 7 000

koz. Cílem této sekce je analyzovat množství mokrého odpadu z těchto zvířat a nakonec

určit jeho energetický obsah. Zaměříme se na obnovitelnou část. Bude sem započítán

odpad ze zvířat, která jsou chována ve chlévech a stájích, zatímco odpad ze zvířat, která

se pasou volně na polích, není možné započítávat.

Toto účinně omezuje analýzu na hovězí dobytek, prasata a určité druhy drůbeže, které

jsou všechny ustájené značnou část roku. Mnoho dojnic je ustájeno po 50% roku,

zatímco hovězí dobytek na maso je ustájen po kratší periody (Chambers et al., 2001;

Biomass Energy Centre, 2006d). Prasata jsou ustájena po 90 -100% roku (Chambers et al,

2001). Intenzivně chovaná drůbež také tráví většinu svého života uvnitř. Na druhou

stranu ovce jsou většinou chovány venku na polích (Biomass Energy Centre, 2006d), a

tak jejich výkaly nejsou zahrnuty do analýzy.

Stránka 20

zvíře počet hnůj/rok (t) celkem (t) sušina (%)

celkem sušiny (t)

tele mléčné 28 670 9,60 275 232 10 27 523

tele méně než rok 64 500 1,90 122 550 10 12 255

tele 1-2 roky 46 700 6,20 289 540 10 28 954

tele více než 2 roky 10 800 2,90 31 320 10 3 132

ostatní dobytek 700 200 4,00 280 800 10 28 080

sele do 80 kg 809 000 0,90 728 100 10 72 810

střední prase 80-130 kg 150 000 2,50 375 000 6 22 500

velký vepř více než 130 kg 5 000 4,00 20 000 6 1 200

drůbež - slepice (tisíce) 1 810 8,80 15 874 85 13 493

drůbež - nosnice (tisíce) 3 870 13,20 50 891 85 43 257

celkem 2 138 416 209 947

Tabulka: Odhad množství odpadu z produkce dobytka

Rozvrh roční produkce hnoje během části roku, kdy jsou zvířata ustájena, je znázorněn

v tabulce. Čísla jsou jen přibližná a byla odvozena kombinací statistik dobytka z DEFRA

(2005) a údajů o produkci hnoje z Chambers et al. (2001) a ADAS (1993). Přiměřené

odhady byly udělány tam, kde rozvrh v kategoriích za použití těchto zdrojů nesouhlasil.

Údaje o drůbeži jsou založeny na tom ptactvu, které je klasifikováno jako ptactvo

produkující hnůj, jak je definováno v ADAS (1993). Tento rozdíl však není zřejmý a

některé přesahy jsou potvrzeny daty drůbežího hnoje v tabulce a daty drůbeží

podestýlky z předcházejících sekcí znázorněné v další tabulce.

Výsledek za použití těchto odhadů je mokrý odpad o celkové hmotnosti 2,1 Mtun, což

dává zisk suché látky pouze pod 210 ktun. Co zbývá určit, je čistý energetický obsah této

suché látky. Pro tento jednotlivý zdroj má diskuze o tepelné hodnotě malý význam.

Dobytčí hnůj není přímo spalovatelný a jeho energie je obvykle získávána jinými procesy,

jako je anaerobní vyhnívání, jehož efektivita se liší.

Takže odhady o teoretickém energetickém obsahu se hledají. Biomass Task Force (2005)

poskytuje národní data o vlhkých zvířecích odpadech a nabízí hodnoty 11 600 – 12 600

TJ pro něco přes 2 Mt suchého dobytčího hnoje. Shodou okolností jsou tyto hodnoty

citovány jako částečně založené na zprávě Chambers et al. (2001) a rovnají se

hypotetickému energetickému obsahu 5,75 - 6,25 MJ/kg. Pro prasečí hnůj je rozsah

podobný 5,46 - 6,50 MJ/kg. Drůbeží mrva nabízí značně vyšší čistý energetický obsah

s maximálním odhadem 13,5 MJ/kg.

Stránka 21

Když dáme tyto hodnoty dohromady, získáme celkový odhadovaný hrubý (čistý)

energetický obsah mezi 1 490 – 2 020 TJ. Výpočty jsou sečteny v tabulce.

zvíře tuny (sušina) nízká výhřevnost (MJ/kg) energie (TJ)

vysoká výhřevnost (MJ/kg) energie (TJ)

dobytek 99944 5,75 575 6,25 625

vepři 96510 5,46 527 6,5 627

drůbež 56750 6,9 392 13,5 766

celkem 253204 1493 2018

Tabulka: Porovnání odpadů ze zvířat

Energetické plodiny Zdroje až doposud zkoumané jsou především odpadní produkty z existujících

zemědělských postupů. Tato sekce prozkoumává potenciál přímé sázení energetických

plodin k poskytnutí biomasy na spalování.

Z širokého spektra ostatních zemědělských plodin mají určité dobře známé druhy jasný

potenciál k použití jako energetické plodiny a ostatní jsou k tomuto účelu teprve

experimentálně zkoušeny. Cukrová řepa a řepka olejná jsou hlavní existující příklady a

obě tyto plodiny jsou již široce pěstovány na jídlo a jiné neenergetické účely.

EEA (2006) odhaduje, že UK má 840 000 ha půdy volné pro pěstování bioenergetických

plodin do roku 2010 a samozřejmě se dá očekávat, že region východní Anglie bude mít

v této půdě značný podíl.

Řepka olejná

Jak ukazují rozlehlá pole pronikavě žluté barvy v pozdním jaru, řepka olejná je stále více

běžnou plodinou nejen ve východní Anglii. DEFRA (2005) odhaduje, že je současně

pěstováno celkově 101 000 hektarů řepky, i když je to plodina, která z Anglie zmizela a

byla znovu uvedena v 50.letech (2007). Je to jedna z pouze dvou běžných olejných plodin

v Evropě (EEA, 2006). Druhou plodinou je slunečnice, která je však ve Velké Británii už

jen zřídka k vidění.

Plodina je kultivována především pro své olejonosné tobolky. Řepkový olej je široce

konzumován jako rostlinný olej pro kuchařské účely. V závislosti na rozdílnosti plodiny je

také olej používán jako surovina pro výrobu biopaliv, lubrikantů, barev a polymerů

(IENICA, 2005). Zbytky po extrakci oleje skládající se z obalu rozdrcených semen mají

velký obsah proteinů a jsou používány nejen jako krmivo pro zvířata. Také má využití

v bioplastech, pojivech, kosmetice a v mnoha jiných materiálech (IENICA, 2005).

DEFRA a ONS (2007) nedávno publikovali definitivní sadu statistik o výnosech řepky

z posledních pěti let. Tyto statistiky ukazují, že výnosy po celé Británii se pohybovaly od

2,9 - 3,4 tun na hektar, tyto hodnoty však nevyhnutelně byly závislé na počasí během

pěstitelské sezóny. Poslední hodnoty pro východní region založené na zimní řepce

Stránka 22

(dominantní druh) s 9% obsahem vlhkosti jsou poněkud vyšší, tj. 3,6 tuny na hektar

(DEFRA a ONS, 2007). Díky ideálním pěstitelským podmínkám jsou britské výnosy řepky

mezi nejlepšími na světě (Turley et al., 2002). To vyúsťuje v celkový výnos řepky o

hodnotě 360 ktun pro tento region. Při 40% obsahu oleje v semenu řepky (Richards,

2000; IENICA, 2005; NFU 2007) získáme v závěru přibližně 145 kt čistého řepkového

oleje a 218 kt zbytků.

Klíčovou otázkou je, kolik tohoto materiálu je v současnosti dostupného pro energetické

použití. Je nemožné dát definitivní odpověď, jelikož tyto informace jsou aktuálně závislé

na podmínkách trhů napříč Evropou. Je jasné, že existuje velká poptávka po mnoha

produktech z řepky, ale to co může změnit situaci, je vzrůstající poptávka po biopalivech.

Řepkový olej je ideální surovina pro výrobu biodieselu a jeho rozvíjení pro tento účel

rapidně roste v Německu, Francii a Itálii, ale ve Velké Británii je stále malý (IENICA,

2005).

Posouzení detailního stavu evropských trhů s řepkou olejnou je nad rámec této zprávy.

Důležitějším bodem bude prozkoumání potenciálu další kultivace v regionu. Stejně jako

pro obilné plodiny i zde je velký potenciál ke zvýšení produkce řepky využitím rezervní

půdy, které je v regionu dostupných 120 000 hektarů (DEFRA, 2005). Využití 100 000

hektarů této půdy by zhruba zdvojnásobilo hrubou produkci. Názor jedné strany je, že

tato země by měla být ponechána kultivaci řepky speciálně pro energetické účely a

zanechat existující pole a trhy nepoznamenané, ale Turley et al. (2002) varuje, že tato

akce by mohla mít nepříznivé dopady na životní prostředí.

V tomto bodě je cílem odhadnutí energetického obsahu, který by byl dostupný jak pro

olej, tak pro zbytkový materiál. Samozřejmě, že sklizeň řepky také vynáší slámu, ale

energetický potenciál tohoto vedlejšího produktu již byl analyzován spolu s ostatními

typy slámy v předchozí kapitole. Čistý řepkový olej má NCV mezi 37,6 - 37,9 MJ/kg (FBR,

2006 a MAN B&W Diesel, 2006) a zbytkový materiál, který je hořlavý (IENICA, 2005),

nabízí kolem 18 KJ/kg (Saynor et al., 2003). Pro hypotetických 100 000 hektarů kultivace

řepkové energetické plodiny to vynáší celkový energetický obsah 9 300 – 9350 TJ.

Cukrová řepa

Cukrová řepa je dvouletá rostlina pěstovaná pro své hlízy, které mají vysoký obsah

řepného cukru, až 17% (Henke et al. 2006). Jedná se o důležitou plodinu v severních

zeměpisných šířkách. Stejně jako její protějšek cukrová třtina, která je běžná v tropických

regionech, poskytuje značný podíl světového tržního cukru.

DEFRA (2005) odhaduje, že v regionu je téměř 83 000 hektarů cukrové řepy, což je 55%

v celé Anglii. Velké množství této plodiny je zpracováváno v regionálních cukrovarech

British Sugar v Bury St.Edmunds, Wissington a Cantley, které produkují 6,25 Mt za rok

(British Sugar, 2006a). Výnosy cukrové řepy jsou průměrně od 50 tun na hektar (British

Sugar, 2006b) až po 57 tun na hektar (DEFRA, 2006a). Celkový roční výnos v samotném

regionu by byl 4,1 – 4,7 Mt. Z toho vyplývá, že tyto cukrovary také zpracovávají i

Stránka 23

cukrovou řepu ze sousedních regionů (jako třeba East Midlands), což není překvapivé,

protože společnost nedávno zavřela dva z jejich cukrovarů dále na sever (TFA, 2006).

Stejně jako řepka olejná i cukrová řepa může být pěstována výslovně jako energetická

plodina, ale její primární produkty, tj. cukr a jeho odvozeniny, jsou hodnotné a je po nich

silná tržní poptávka. Navíc není Anglie v oblasti cukru soběstačná, takže při současném

klimatu není přeměna primární cukrové šťávy na energetické použití (například při

výrobě bioethanolu) ospravedlnitelná. Náš zájem je tedy omezen pouze na odpad ze

zpracování cukrové řepy, tedy dužinu (celulózu), která stále představuje značný zdroj

biomasní energie. Dužina může být použita jako krmivo pro dobytek, ale v některých

evropských zemích je jednoduše zaorávána (Hutnan et al., 2000).

Hutnan et al. (2000) odhaduje, že každá tuna cukrové řepy by vynesla 250 kg mokré

dužiny (obsah vlhkosti přes 75%), což může představovat asi 70 kg suché dužiny (obsah

vlhkosti 10%). V závislosti na výnosech cukrové řepy pěstované v regionu by to čítalo

množství 287 – 329 kt suché dužiny. Za použití většího množství řepy zpracované

v regionu tato hodnota naroste až na 437 kt.

Kvůli běžnému použití jako krmiva pro dobytek je energetický obsah dužiny cukrové řepy

často měřen z hlediska stravitelné a metabolické energie a má hodnotu okolo 12,3

MJ/kg při obsahu sušiny 86,7% (Hameleers et al., 1999). Pro naše účely se však

předpokládá, že čistý chemický energetický obsah bude vyšší. Bradley et al. (2002) udává

brutto energetický obsah 4 217 kcal/kg sušiny, což je ekvivalentní 16,1 MJ/kg za použití

ustáleného obsahu sušiny 91,5%. Z použití rovnosti 3,2 NCV je následně odhadnuto na

14,3 MJ/kg pro 90% sušinu.

Nakonec zkombinování těchto hodnot s hodnotami vysokého a nízkého regionálního

výnosu dává celkovou hodnotu 4 100 – 4 700 TJ a když je počítáno s veškerou

zpracovávanou řepou, tak se tato hodnota zvýší na 6 250 TJ.

Výmladkové plantáže rychle rostoucích dřevin (energetické plantáže, SRC)

Kromě rozlehlých celkových zdrojů dřeva v regionálních lesích a zalesněných územích

analyzovaných v jedné z předchozích kapitol, existuje rostoucí zájem v sázení rychle

rostoucích dřevních plodin přímo pro energetické účely. Druhy univerzálně používané

pro SRC jsou v těchto nadmořských výškách variace topolu a vrby.

Nápad pěstování SRC jako zdroj energie není nový a některé malé pokusy již byly v Anglii

dělány v 80. letech (Bruton and Richards, 2003). Základní metodologií je zasázet

pravidelně rozmístěné řízky do půdy, ořezat je po počátečním vzrůstu, aby bylo zajištěno

více výhonků a poté založit pravidelný vzor růstu a sklízet každé 2-4 roky (Forestry

Commision, 2002). Tento cyklus může být mnohokrát opakován a poté, co se výnosy

začnou snižovat, mohou být pařízky vykopány a může se začít opět od začátku. Vytvoření

a údržba SRC plantáží je více příbuzná všeobecným orným zemědělským praktikám spíše

než tradičnímu lesnictví (Forestry Commision, 2002), takže SRC by měla být považována

spíše za plodinu.

Stránka 24

V nedávných letech byly pokusy o SRC podporovány vládními granty, včetně DEFRA ECS,

který byl ale již uzavřen. Ačkoliv nové programy jsou již v pořadí a Rural Development

Programme poskytne další podporu směrem kupředu, vypadá to, že prodlevy

v politickém procesu vytvořily diskontinuitu v dotacích pro ostatní roky (DEFRA, 2006b).

V současnosti jsou vedoucími regiony pro experimentální pěstování SRC East Midlands a

Yorkshire (McKay et al., 2003). Naneštěstí některá nedávná selhání, jako třeba projekt

ARBRE (ARable Biomass Renewable Energy) poškodila důvěru v průmysl, založeném na

biomase (Bruton and Richards, 2003; Iron et al., 2005 a Laeger, 2005). Navíc klima

v regionu je už teď na nejsušším konci rozsahu považovaného za vhodný pro SRC, jelikož

topoly a vrby mají docela velké nároky na vodu (Broadmeadow, 2002) a jsou potřebné

roční srážky v rozsahu 600 – 1 000 mm (DEFRA, 2004).

McKay et al. (2003) ohlašuje, že regionální SRC pokusy čítají pouze 110 hektarů v tomto

roce. Takže v současnosti je realita taková, že SRC má malý nebo žádný podíl na

regionálním mixu biomasové energie. Ovšem musíme brát v úvahu budoucí teoretické

výhody upravení, např. 100 000 hektarů půdy. Když vezmeme v úvahu dočasné roční

výnosy 7 -12 odt/ha (DEFRA,2004), poskytlo by takové množství průměrnou sklizeň 840

– 1440 suchých kt. Ačkoliv výnosy budou asi v dolní polovině tohoto rozmezí, pro

klimatické důvody se všeobecně očekává, že SRC výnosy porostou s tím, jak nabudeme

zkušenosti a jak se rozvine komercializace (Biomass Task Force, 2005). Analýzy mnoha

druhů topolů a vrb ve East Midlands ukázaly výnosy po třech letech 41,7 odt/ha

(Forestry Commision,2002), což by se mohlo přirovnat k 13,9 odt/ha na roční cyklus,

pokud se udržuje cyklický způsob sklizně.

Jelikož všechny tyto výnosy jsou měřeny pro suché dřevo, tepelná hodnota je pro tyto

výnosy kolem 18 MJ/kg. Na těchto základech je netto tepelná hodnota odvozena z GCV

(DTI,2007b) průměrně jen 9,0 MJ/kg, což odpovídá 44% obsahu vlhkosti. Když vezmeme

konzervativní výnos odhadovaný na 8 odt/ha (McKay et al., 2003), bylo by to 14,4

mokrých tun na hektar a celkový netto energetický obsah by byl 12 900 TJ. Pokud bude

přirozeně vysoušeno na obsah vlhkosti 20 %, vlhký výnos by byl 10 tun na hektar s NCV

13,9 MJ/kg a poněkud vyšším celkovým netto energetickým obsahem 13 900 TJ. Tato

hodnota není ovšem konstantní pro materiály s rozdílným obsahem vlhkosti. Ačkoliv se

množství suché látky nemění, dochází ke „ztrátě“ přídavné energie při odpařování.

Toto jsou možná překvapivě vysoké hodnoty a napovídají, že SRC může mít jasnou

budoucnost. Ale je jasné, že existuje mnoho politických a tržních překážek, které musejí

být překonány, pokud by SRC mělo být zavedeno v krátkodobém termínu.

Miscanthus a trávy

Miscanthus (někdy také nazýván „sloní tráva“) je kmen rychle rostoucích, vysokých a

vytrvalých trav z Asie, které jsou snadno pěstovány a vynášejí vysoce suchý biomasový

materiál. Miscanthus se těší zvyšujícímu se zájmu jako potenciálně ideální energetická

plodina. Zejména jeden druh, sterilní Miscanthus x gigantem, je experimentálně

zkoušen. Rostliny Miscanthusu mohou mít produktivní životnost až 15 let (DEFRA, 2001;

Stránka 25

NNFCC,2006). Plodina je připravena na sklizeň od druhého roku, i když trvá 3-5 let, než

dávají vrcholné výnosy (Price et al.,2004). Potom produkuje tržní výnosy každý rok, ne

jako SRC.

Typické průměrné výnosy 13 odt/ha byly zaznamenány při zkouškách (DEFRA, 2001) a

experimenty provedené NNFCC (2006) tuto hodnotu potvrzují. NNFCC (2006) také

oznamuje spolu s Bical Energy (2005), že bylo dosáhnuto výnosů přes 20 odt/ha, včetně

Cambridgeshire. Price et al. (2004) předpovídá pomocí jejich modelu výnosy až 24

suchých tun na hektar, ale tato situace by mohla nastat pouze v jižnějších oblastech

Anglie v roce s optimálními klimatickými podmínkami. Není překvapivé, že výnosy jsou

silně závislé na typu a kvalitě půdy.

Bical Energy bylo aktivní ve vývoji a prosazování pěstování Miscanthusu a poznamenává,

spolu s Heaton et al. (2004), že plodina je částečně vhodná z hlediska netto vynaložené

energie. Jelikož vyžaduje mnohem méně vložené energie z hlediska sázení, hnojení a

sklízení, než jaký je její energetický výdej, který je mnohem větší než u vrby SRC a

výrazně větší než u obilovin a řepky (Bical Energy, 2005).

Stejně jako u ostatních zdrojů biomasy, kontrola obsahu vlhkosti v Miscanthusu je

rozhodující, jelikož silně ovlivňuje tepelnou výhřevnost plodiny. DEFRA (2001) referuje,

že obsah vlhkosti dosažený v období sklizně se pohybuje okolo 20 - 50% v Anglii, což je

značně vyšší hodnota než v teplejších klimatech jižní Evropy. Avšak plodina může být na

poli vysušena přirozeně před použitím.

Tepelná hodnota suchého Miscanthusu je 17 MJ/kg (DEFRA,2001), což je, jak se

očekávalo, velmi blízko slámě. Klíčovou výhodou oproti slámě je však nízký obsah

minerálů, což vede k nižšímu obsahu popela, a to kolem 2,7%, což je mnohem méně než

u jakéhokoliv druhu slámy.

V současné době je však výhled pro Miscanthus podobný nebo možná více slibný než pro

SRC. Miscanthus nedávno také ztratil svou podporu ECS, takže trh je ještě v plenkách a

plodina zůstává převážně ve fázi pokusů. Posouzení budoucího potenciálního

energetického obsahu vyžaduje spekulativní analýzy. 100 000 hektarů Miscanthusu

dávající průměrný výnos 13 odt/ha při 30% obsahu vlhkosti odpovídá 18,6 vlhkým tunám

na hektar. Na základě tohoto, za použití stejných analýz jako při výpočtech dříve, NCV by

bylo kolem 11,2 MJ/kg a nabídlo by tak celkový energetický obsah 20 830 TJ.

Je hned zřejmé, že toto je podstatně více než odhady pro SRC. Jednoduše díky vyšším

specifickým výnosům. Ve chvíli, kdy se výnosy přiblíží 20 odt/ha v tomto regionu, se

energetický obsah zvýší o dalších 50%. Jsou možné další zisky. Laeger (2005)

předpokládá, že takový scénář vysokých výnosů a potenciální profit, který by to přineslo

pěstitelům, by realisticky zvedl sázení na 174 000 hektarů Miscanthusu.

Nakonec, perspektivy alternativních trav si zaslouží alespoň stručné zmínění. Nedávná

studie vytvořená DTI (2006) sumarizuje objevy z počátečních zkoušek leknice rákosovité

a switchgrass, jejichž chování bylo zkoušeno vedle Miscanthusu. Z těchto dvou rostlin byl

Stránka 26

slibnější switchgrass, protože jeho pěstování je levné a nabízí výnosy skoro jako

Miscanthus. Na jednom místě dokonce Miscanthus předčil. Rozhodně by ale bylo

výhodné vykonat hlubší výzkumy v této oblasti a prozkoumat tak plný výnosový

potenciál těchto plodin a zjistit, jestli se jejich pěstování a kultivace má podporovat

(DTI,2006).

Analýzy Práce předložená v této kapitole nabízí aktuální odhad všech hlavních zdrojů biomasy

dostupných ve východní Anglii (East of England). Průzkumem kvantity a vlastností

každého zdroje se potvrdilo, že je možné odhadnout celkový čistý (hrubý) energetický

obsah v současnosti nebo v blízké budoucnosti.

K rekapitulování a shrnutí hodnot jsou vypočítány vysoké a nízké odhady a pro každý

zdroj jsou prezentovány v grafu. Doposud však nebylo ještě nic řečeno o tom, jak by

mohla být tato energie těžena a používána.

Graf: Rozložení a množství energie

Pro představu výsledků bádání použijme relativní velikosti celkových energetických

potenciálů pro studované zdroje biomasy. Graf je založen na nejvyšších odhadech

s hodnotami velikostně příbuznými jako u slámy. Sláma byla vybrána jako základní čára,

jelikož nabízí nejvyšší energetický obsah ze současných dostupných zdrojů v regionu.

Nelze jednoduše sečíst celkový energetický obsah všech těchto zdrojů, protože jejich

potenciály jsou založeny na vzájemně se vylučujících předpokladech. Např. při použití

100 000 hektarů půdy, která může být započítána pouze jednou. Takže segmenty v grafu

nereprezentují podíly celkové energetické bilance.

Stránka 27

Proveditelnost celkového propočtu

Abychom došli k realistickému odhadu celkové velikosti zdroje, musíme si představit

následující případ. Předpokládejme, že zemědělský vzhled regionu zůstává tak jako

v současné podobě, podíly slámy, dřeva, kurníkové podestýlky, dobytčího hnoje a dužiny

cukrové řepy můžou být důvodně zahrnuty do celkového energetického odhadu.

Zařazení řepky (olejnatá semena, zbytkový materiál) je problematické, protože již dnes

existují dobře fungující trhy. Další rozvoj řepky olejné jako hlavní energetické plodiny by

vyžadovalo rozšíření doposud používaných půd.

Ohledně energetických plodin DEFRA (2007a) věří, že Velká Británie jako celek by mohla

poskytnout 350 000 hektarů půdy do roku 2020. Protože má východní Anglie dominanci

v zemědělné produkci, je možnost, že region bude pěstovat 100 000 hektarů

energetických plodin, nereálná. Tato hodnota je přesto o mnoho menší než celkový

odhad Laegera (2005). Do předpokládané celkové bilance zemědělské půdy oseté

energetickými plodinami může být přidán podíl Miscanthusu. Má vysoké výnosy a tedy i

vysoký energetický obsah na hektar (Laeger, 2005).

V provádění kalkulací celkové energie musí být také započítány rozdíly mezi

nejoptimističtějšími a nejkonzervativnějšími odhady pro každý zdroj (založenými na

menších výnosech, dobách obnovy a odhadů NCV). Tabulka ukazuje rozpis pro obě tyto

možnosti.

Již zmíněná hodnota ve zprávě Hams et al. (2000) pro regionální energetický potenciál

biomasy a biopaliv byla ekvivalentní k hodnotě 25 200 TJ. Naše odhadované hodnoty

jsou rozsáhlejší, i když řádově stejné. Tento fakt by neměl být překvapením a výše

uvedené analýzy částečně vysvětlují, proč tomu tak je. Je předem jasné, že hodnoty

vypočítané v této kapitole jsou záměrně optimistické a je předpokládáno, že všechen

odpad mnoha zdrojů by byl opravdu určen pro energetické účely.

Je také důležité zdůraznit, že tyto hodnoty představují hrubý základní energetický obsah,

ne množství energie, která by mohla být vyrobena a dodána k použití.

Energetická rovnováha zdrojů biomasy by měla být analyzována, což vyžaduje posouzení

energie použité při pěstování (kultivování), hromadění a dopravě materiálu. Výběr

schématu použití bude mít velký dopad na celkové energetické odhady. Obecně řečeno,

produkce tepla, buď samostatně nebo v kombinaci s produkcí elektřiny (CHP), vede

k daleko větší spotřebě energie v porovnání s výrobou samotné elektřiny. Biomasa je již

částečně uzpůsobena pro přímou produkci použitelného tepla, což většina ostatních

forem obnovitelné energie není.

K poskytnutí širšího kontextu vezmeme v úvahu dvoje fakta. Celková poptávka po

elektřině ve východní Anglii je kolem 28 200 GWh nebo 102 000 TJ (DTI,2004) a stále

roste. Elean Power Station (Eleanská elektrárna), běžící převážně na slámu, má

souhrnnou účinnost cyklu 32,5% (Newman, 2003b). I když připustíme, že jedna třetina

celkového teoretického energetického obsahu biomasy by byla přeměněna na

Stránka 28

dodatelnou elektřinu, pokrylo by to pouze 17-25 % celkové regionální poptávky. A to

není zahrnuta velmi velká energetická poptávka po topení a transportnímu palivu.

optimistický předpoklad (TJ)

konzervativní přístup (TJ)

Miscanthus 31240 Miscanthus 20830

sláma 25300 sláma 16450

dřevo 9760 dřevo 6790

řepa 4700 řepa 4100

odpad drůbež 3600 odpad drůbež 3100

dobytčí mrva 2020 dobytčí mrva 1490

celkem 76620 celkem 52760

Tabulka: Dva možné způsoby chápání biomasového potenciálu

Zatímco biomasa má velký potenciál jako obnovitelný zdroj energie, už teď je jasné, že

pouze v kombinaci s ostatními zdroji umožní východní Anglii splnit cíle udržitelné

energie, ne-li podpořit širokou náhradu fosilní palivové energetické infrastruktury.

Minoritní zdroje

Jak již bylo řečeno, nebyly pokryty všechny zdroje biomasy. Zbývající zdroje mají

mnohem nižší důležitost a rozsah. Tyto zdroje zahrnují lůj a kostní moučku ze zvířecích

jatek, odpad z brambor a jiných kořenových plodin, brukev a jiné salátové plodiny, ořezy

z ovocných sadů, odpad z potravinářství a zahradnictví.

DEFRA (2005) poskytuje seznam kultivovaných oblastí pro kukuřici, len, ovoce, květiny a

hlízy, vše pod 100 000 hektarů. Zelenina a salátové plodiny (kromě fazolí) mají celkem

33 000 hektarů a množství odpadního materiálu je přiměřeně malé. Biomasa z těchto

zdrojů může být úspěšně smíchána s těmi hlavními v různých zpracovatelských

procesech (spalování pro suchou biomasu nebo pro mokrou biomasu). Mohou tedy

přispět ke vzrůstajícímu potenciálu regionální celkové energie z biomasy, ale nemohou

být považovány za hlavní samostatný energetický zdroj.

Racionalizace zdroje

Důležitým krokem je vybrat nejslibnější zdroj pro hlubší analýzu. Sláma nemůže být

opomíjena, protože v současných zdrojích je na prvním místě. Představuje rozsáhlý,

dobře distribuovatelný zdroj materiálu a její využití v lokálních elektrárnách dokazuje

použití v Elean Power Station.

Dřevo a odpad z lesa je dalším hlavním zdrojem. Jeho produkce bude dále značně růst, a

proto je další výzkum v této široké oblasti potvrzen.

Zvířecí odpady představují podstatně menší zdroj energie, proto dále nebudou do této

studie zahrnuty. Kurníková podestýlka je již v regionu odzkoušena a plně využívána jako

palivo v elektrárně, jmenovitě EPR Thetford plant. Z tohoto důvodu předpokládáme

malý potenciál dalšího růstu. Dobytčí odpad nabízí nejmenší potenciál z hlediska

Stránka 29

energetického obsahu ze všech uvedených a studovaných zdrojů. Ačkoliv jeho použití

v procesech jako anaerobní vyhnívání pravděpodobně poroste, nebude hrát nejspíš

hlavní roli v energetické bilanci regionu. Situace v regionech Anglie s větší intenzitou

chovu dobytka může být jiná, ale to by mělo být zpracováno v samostatné studii.

Z analyzovaných energetických plodin je jasné, že z pohledu na výnos potenciálního

energetického obsahu na hektar řepka olejná vítězí nad cukrovou řepou a Miscanthus

nad SRC. V ostatních částech Evropy přitahuje řepka větší pozornost zejména jako

biopalivová plodina a vzrůstající poptávka po biodieselu vede k velkým nárůstům cen

řepky. Tento fakt způsobuje problémy v potravinářském průmyslu (Bockey, 2006).

Ačkoliv ostatní vedlejší produkty (sláma a odpadní materiál) mají potenciální energetické

využití, použití řepky na výrobu biodieselu je stále převládající. Z tohoto důvodu nebude

řepka zahrnuta jako klíčový zdroj.

Miscanthus je vybrán jako preferovaná energetická plodina této práce. Za použití buď

optimistických nebo konzervativních scénářů z výše uvedené tabulky, potenciální

energetický obsah slámy a Miscanthusu představuje přes 70% celkového odhadovaného

energetického obsahu, který zahrnuje všechny hlavní zdroje biomasy. Přidáním dřeva se

tato hodnota navýší na 85%. Tyto zdroje budou tedy vybrány jako aplikovatelné zdroje.

Stránka 30

4. Používané technologie

Biomasa je rozlišný a různorodý zdroj energie. I při omezení analýzy pouze na dřevo a

slámu se rozsah technologií navrhovaný k získání energie zásadně liší. Některé se již

úspěšně používají, jiné jsou teprve ve fázi raných pokusů nebo prekomercializace. Cílem

kapitoly je analyzovat tyto provozy a vybrat ty nejslibnější. Studie konkrétních příkladů

již používaných technologií dodají analýzám důležitý rozměr.

Mnoho technologií, o kterých budeme mluvit, může být také aplikováno na Miscanthus.

Konečný produkt jeho pěstování jsou dlouhá, suchá, buničitá stébla. Když je Miscanthus

sklizen a sbalen, mnoho jeho fyzických vlastností je z vnějšku podobných vlastnostem

slámy. Obsahuje však na jednu stranu vyšší obsah vlhkosti, ale na druhou stranu menší

obsah minerálů generujících popel. Tyto skutečnosti způsobují, že jeho vlastnosti

spalování jsou bližší k vlastnostem spalování dřeva (Heaton et al., 2004). Několik příkladů

použití Miscanthusu bude zmíněno v následujícím textu.

Spalování slámy Spalování je zdaleka nejběžnější technologií přeměny pro biomasu (IEA, 2004). Jako

hořlavý materiál může být sláma používána k výrobě tepla pro účely buď přímého

topení, k přípravě teplé vody nebo k výrobě páry používané při výrobě elektřiny.

Spalování je v principu jednoduché, ale dosažení maximální efektivnosti a minimálního

znečištění vyžaduje velké zkušenosti. Cílem této kapitoly je ukázat, jak se technologie

spalování slámy liší od typického spalování v uhelných elektrárnách a s jakými problémy

se potýká.

Celkový pohled na hoření slámy

Sláma může být spalována v celku (ve formě balíků), nebo volně (v nařezané nebo

rozpadlé formě). Pece nebo bojlery na slámu mohou být rozděleny do těchto kategorií:

Roštové topení

Přeplněný pevný rošt - sláma je vložena do pevného roštu, ve kterém je přívod

vzduchu zespoda. Rošt se nepohybuje, ale může být vyroben tak, aby vibroval,

což způsobuje odstranění spodního popela a zabraňuje struskování. Může být

použito vodní chlazení.

Přeplněný pohybující se rošt - toto jsou řetězové rošty, které utvářejí pás

otočného pohonu, podobné jezdící cestě (schodům). Palivo dorazí a je zapáleno

na začátku. Jak se pohybuje pecí, je postupně dokončován spalovací proces,

spodní popel se vysype na konci cesty. Rošty mohou být horizontální nebo

nakloněné.

Práškové hoření - moučka nebo nasekané palivo je zapáleno v topeništi, kde se

jeho většina zplyňuje a shoří do plynné fáze. Zbývající pevné zbytky spadnou na

rošt a tam shoří.

Stránka 31

Fluidní spalování

Bublající fluidní spalování (BFB) – práškovité palivo je smícháno s říčním

materiálem, např. pískem, a je přiváděn spodní oheň o malé rychlosti, aby bylo

dosaženo cirkulace částic jako ve vařící se kapalině. Výsledné míchání a víření

způsobuje efektivní spalování, ale v bublajícím materiálu dochází k mírnému

nabývání na objemu v porovnání s jeho klidovým stavem. Tato technologie je

částečně flexibilní s ohledem na typ paliva a jeho velikost (SEVEn, 2004).

Cirkulující fluidní spalování (CFB) – jsou použity daleko vyšší rychlosti spodního

plamene, což způsobuje výraznější nabírání na objemu říčního materiálu a

zaplňuje se tak většina spalovací komory. Je dosaženo daleko prudšího mísení,

ale jsou vyžadovány malé částečky paliva k dokonalému spalování. Částečky

říčního písku a zuhelnatělého paliva vstupují do kouřového plynu a jsou unášeny

vzhůru, jemné částečky popela jsou jímány v odlučovacím cyklonu, nedohořelé

větší částice jsou recyklovány zpět do spalovacího cyklu.

Obecně jsou roštové systémy levnější a jednodušší, ale jedním záporem je nehomogenní

spalování a dalším je nepoddajnost paliva (SEVEn,2004). Jiné roštové systémy, jako např.

podsuvné rošty, nejsou pro slámu považovány za vhodné. Vyžadují paliva s nízkým

obsahem popela (SEVEn, 2004), a proto jsou spíše používány pro spalování dřevěných

štěpků nebo jiných pevných paliv. Fluidní kotle jsou dražší a jsou většinou uzpůsobeny

pouze pro velké výrobny (elektrárny). Nabízejí ale dokonalé spalování a lepší převod

tepla, i když za cenu vyššího obsahu zplodin a limitované flexibility.

Doprava slámy a přivádějící ústrojí mohou být také podobně klasifikovány jako

mechanické nebo pneumatické. Mechanická doprava zahrnuje buď posun celých balíků

na dopravník nebo posun volné nasekané slámy po šroubovitém roštu. Pneumatická

doprava typicky používaná v práškovém hoření využívá vysokotlaký vzduch k foukání

nasekané slámy palivovým potrubím až do spalovací zóny.

Existující schémata přímého spalování slámy

Eleanská elektrárna (Elean Power Station)

Eleanská elektrárna (Elean) je největší elektrárnou na světě spalující slámu a nachází se

ve východní Anglii. Elean nabízí mnoho poznatků o výhodách a nedostatcích spalování

slámy, sesbíraných po téměř sedm let provozních zkušeností.

Sláma je dovážena nákladními automobily ve formě kvádrových balíků o standardní

velikosti. Řada balíků naskládaná podél náklaďáku je sbírána sběrným systémem a obsah

vlhkosti každého páru balíků je analyzován a zaznamenáván v reálném čase (Newman,

2003a). V závislosti na části roku jsou balíky dále dopravovány pojízdnými mostovými

jeřáby a skladovány v palivové stodole, která má dostatečnou kapacitu asi na čtyřdenní

spotřebu (2 100 tun).

Stránka 32

Palivový systém je plně automatizovaný a balíky jsou řezány a podávány šnekem do čtyř

spalovačů. Pevné roštové spalování má dvě fáze. První je na nepohyblivém roštu, kde

jsou vypuzeny prchavé složky, které jsou spáleny v plynné fázi. Druhá fáze je na

vibrujícím roštu, kde je spálena zbývající pevná látka a spodní popel propadne. Vrcholná

teplota v peci je 850°C a je udržována do spálení 10% zemního plynu, aby byly

vykompenzovány efekty různých obsahů vlhkosti slámy. Jsou udržovány dvě doby

setrvání za této teploty, aby bylo zajištěno dokonalé spálení včetně dioxinů.

Spalování Miscanthusu již bylo v Eleanu také vyzkoušeno. Byl vytvořen program malých

změn, aby v Eleanu mohl být spalován i nový typ paliva (Newman, 2003b). Výsledky

pokusu byly vysoce pozitivní, přičemž chod elektrárny byl takřka nezměněn. EPR uvažuje

o návrhu brát od lokálních farmářů balíky Miscanthusu pod dlouhodobým kontraktem

tak, jak to dělá i se slámou.

Mimo speciální spalovací pece operuje elektrárna ještě s běžným Rankinovým oběhem.

Pára opouští vysokotlaký vodní potrubní bojler při teplotě 520°C a tlaku 92 barů a

pohání dvoustupňovou parní turbínu. Kondenzátor je chlazený vzduchem, takže není

zapotřebí žádný externí zdroj vody na chlazení.

Parní turbína pohání generátor, jehož výkon elektřiny je 11 kV a subsekventní

transformátor poskytuje zvýšení na 33 kV. Elektrický výkon elektrárny je přímo ovlivněn

obsahem vlhkosti slámy, který se během roku liší. V sezóně 2001–2002 celková efektivita

cyklu elektrárny měla maximum přes 35% během některých zimních měsíců a spadla

pod 30% na jaře. (Newman, 2003a).

Celková efektivita elektrárny je omezena, stejně jako pro všechny elektrárny Rankinova

oběhu, především nemožností zachytit a zužitkovat odpadové teplo. Teplo ztracené

kouřovými plyny včetně odparu vody, jehož latentní teplo odpařování není pokryto a

teplo odvedené do kondenzátoru představuje podstatnou ztrátu energie. To je důvod,

proč CHP instalace, které odvádějí použitelné teplo stejně jako elektřinu, často mají

podstatně vyšší celkovou efektivitu. Ale jejich konstrukce vyžaduje přítomnost blízkého

konzumenta tepla.

V souladu s dodržením nařízení ochrany životního prostředí Elean přísně monitoruje

systémy zpracování kouřových plynů před výfukovou trubkou. Vápno je přivedeno

intenzitou 55 kg/hod (během pokusů s řepkou byla mnohem menší intenzita), aby

zneutralizovalo kyselé složky.

Výsledné vápenaté složky jsou zachycovány v čistící stanici s textilním filtrem spolu

s ostatními částicemi. Výsledný létavý popílek je zapracován do hnojiva dceřinou

společností EPR Fibrophos. Jeho vysoký obsah draslíku a fosfátů jej dělá velmi cenným.

Náklady na postavení elektrárny byly 47 miliónů liber (v cenách roku 2000) a je pod

kontraktem NFFO do roku 2013. Cena slámy je až 35 liber/tunu (z čehož jen 2 libry/tunu

dostanou farmáři)(SCST,2004).

Stránka 33

Dánské CHP elektrárny spalující slámu

Dánsko má na poli obnovitelné energie vedoucí a zaslouženou světovou reputaci. Stejně

jak rozvíjí svůj známý průmysl větrných elektráren, má významnou zkušenost i v provozu

elektráren spalujících biomasu.

První otevřená CHP elektrárna spalující slámu na světě byla ve městě Haslev v roce 1989

(CADDET, 1998a). Využitím poptávky po použitelném teple, stejně jako vyráběním

malého množství elektřiny, dosahuje elektrárna celkové efektivity 86 %. Tato hodnota je

založena na tepelné hodnotě slámy v momentě vložení, tedy na její vlhkosti. Následující

rok byly obdobné elektrárny otevřeny v Rudkobingu a Slagelse (Christiansen and Fock,

2000). Během 90. let bylo otevřeno několik dalších dánských elektráren běžících na

směsné zdroje biomasy.

Z hlediska elektrického výkonu jsou všechny tyto elektrárny mnohem menší než Elean,

ale mnoho jejich technologií poskytlo model pro pozdější vývoj Elean. Jednou z ilustrací,

jak technologie vyspěla, je zvýšení teploty páry mezi prvními elektrárnami a Eleanem.

Všechny dánské elektrárny limitují teplotu páry na 450°C (Christiansen and Fock,2000;

Energistylersen, 2000), aby udrželi teplotu stěn pece pod 500°C z důvodů omezení

koroze (CADDET, 1998b).

Spalování v Haslevu je dosaženo pomocí systému pevného „doutníkového potrubí“, ve

kterém jsou balíky dopravovány uzavřeným tunelem v nosném systému. Když se

dostanou ke vstupu do topeniště, jsou balíky vystaveny proudu vysokorychlostního

spalovacího vzduchu a následně se spálí zepředu dozadu (CADDET,1998a). Tunel sám o

sobě se chová jako ochrana proti ohni (protipožární stěna), aby byla zajištěna

bezpečnost skladovací oblasti slámy.

Obrázek: Diagram procesu spalovny Haslev CHP

Přímý spalovací proces celých balíků se tedy značně liší od více komplexní technologie

používané v Elean, kde je nepřetržitě dodávána nasekaná sláma do spalovací komory.

Stránka 34

Rudkobing využívá sekací stroj, stejně jako Slagelse (Energistylersen, 2000). Tuto

elektrárnu postavil FLS Miljo (Christiansen and Fock, 2000), tj. stejný dodavatel, který

postavil Elean.

Bojler v Haslev má třífázový systém se dvěma přehřívači (Elean má tři). Kompletní

proudové schéma pro elektrárnu Haslev je znázorněno na obrázku. Je jasné, že hlavní

doplňkový článek dánských elektráren je systém dálkového vytápění. V Haslevu je voda

ohřívána jak ekonomizérskou cívkou umístěnou ve výfuku pece, tak dvěma tepelnými

výměníky, které kondenzují použitou páru z vícestupňové turbíny. Akumulační nádrž

ukládá až 3 500 m3 horké vody (Rudkobing a Slagelse mají podobné nádrže) a tyto

nádrže umožňují větší flexibilitu elektrárny ve vztahu k nárazové poptávce po teple.

Haslevská elektrárna používá systém filtru sběrné komory k vyčištění odpadních plynů,

který je umístěn před průchodem tlumiče a potrubím. Kontrola částečných emisí

v Rudkobingu byla nejdříve prováděna ESP, ale později byla nahrazena filtrem sběrné

komory, který měl mnohem lepší výsledky (CADDET, 1998b).

Z hlediska celkové činnosti má Rudkobing kapacitu 2,3 MW elektrického výkonu a

značný přímý tepelný výkon 7 MJ/s a dosahuje tak celkové účinnosti kolem 87%; Haslev

může nabídnout 5 MW elektřiny a 13 MJ/s tepla. Slagelse je z těchto tří největší a

poskytuje 11,7 MW elektřiny a 28 MJ/s tepla (Christiansen and Fock, 2000). Všimněme si

důležitosti oblastní tepelné provize, která v každém případě představuje hlavní podíl

celkově dodané energie. Přehlížení těchto aspektů vysvětluje, proč čistě elektrické

elektrárny jako Elean mají výrazně menší efektivity cyklů než CHP elektrárny.

Nová stavba v Dánsku je Avedorevaerket ´2´ multi-palivová CHP elektrárna, která byla

postavena vedle uhelné Avedorevaerket ´1´ a uvedena do výroby v roce 2002.

S kombinací četných bojlerů a doplňkových plynových turbín s kombinovaným cyklickým

systémem je tento závod schopen dosáhnout 95% celkové účinnosti, když běží ve

společném módu (Manczyk and Leach, 2002). Elektrárna má vyhrazený zplyňovací bojler

na biomasu, který přispívá přibližně 48 MW elektrického výkonu a 47 MJ/s tepelného

výkonu (Manczyk and Leach, 2002). Používá hlavně slámu, které spotřebuje 150 ktun za

rok. Dále je také schopen spotřebovávat dřevěné štěpky. Primární bojler běží částečně

na dřevěné brikety, které jsou doplňovány zemním plynem a topným olejem. Parní

cyklus je integrovaný, takže pára z obou bojlerů a HRSG je hnána do jednotlivé parní

turbíny. Toto provedení je ilustrováno na obrázku.

Stránka 35

Společné hoření slámy

I ty největší slámu spalující elektrárny, včetně Eleanu, jsou malé v porovnání s typickými

centralizovanými uhelnými elektrárnami. Avšak v nedávných letech se pro tyto velké

uhelné elektrárny po celé Evropě stalo běžné, že spolu s uhlím spalují i určitý podíl pevné

biomasy, někdy

Obrázek: Schéma elektrárny v Avedore

obsahující slámu. To elektrárnám umožňuje snížit emise CO2 (DEFRA, 2007a) a je to

zdůvodněno téměř uhlíkovou neutralitou biomasových paliv. Elektrárny tímto krokem

přispívají k národním cílům redukce emisí.

Z hlediska opatřování paliva může být spoluhoření prováděno různými způsoby. Biomasa

může být předmíchána s hlavním palivem (semletím), tudíž použitím existujícího

systému dodávky paliva a existujících spalovačů, nebo může být připravena odděleně a

dodávána do pece zvláštním transportním systémem. V dalším případě může být

spalována buď v modifikovaných dvoupalivových spalovačích nebo pomocí přídavných

spalovačů.

Potenciál Velké Británie

Raná teoreticky realizovatelná studie byla provedena PowerGenen (1997) a zkoumala

efekty současného spalování slámy a dřeva. Studie zjistila, že dostatečné zásoby slámy

z obilnin a řepky byly dostupné k 10% současnému spalování pro jeden 500 MW uhelný

provozní kotel (to by činilo takové množství energetického výkonu, o něco větší než má

Elean). Výhody byly předpovězeny pro emise oxidu siřičitého (SO2), oxidů dusíku (NOx) a

samotného CO2, ovšem rizika byla v možném zvýšení emisí kyseliny solné (HCl) se

současnou kontaminací létavého popílku a zvýšeným nánosem popela a koroze bojleru.

Stránka 36

V Anglii v roce 2005 bylo pro společné spalování použito 1,4 Mtun biomasy (DEFRA,

2007a) a 7,2% tohoto množství byl granulovaný cereální odpad. Samotná sláma ještě

není v Anglii používána ke společnému spalování, i když některé elektrárny již projevily o

tuto technologii zájem (AEA Energy and Environment, 2006).

Dánské pokusy společného spalování

Dánsko bylo první zemí, které provádělo pokusy společného spalování slámy. V roce

1995 byla nejstarší jednotka Studstrupské uhelné elektrárny modifikována, aby přijmula

20% slámy (Overgaard et al., 2004). Po dosažení uspokojivých výsledků byla přeměněna

větší jednotka Studstrupu (350 MW) a v současnosti již komerčně spoluspaluje od roku

2002.

Pro provedení pokusu musely být jednoduše upraveny čtyři spalovače v horní řadě zadní

zdi pece. Olejové přívodní trubky (používané na vstřikování oleje během zažehování)

byly přemístěny, aby uvolnily cestu slámě ve spalovacích jádrech. Ostatních 20 spalovačů

bylo ponecháno v původním stavu, aby spalovaly pouze práškové uhlí. Byl zkonstruován

systém manipulace se slámou tak, aby šlo jednoduše manipulovat balíky slámy

o hmotnosti od 450 – 600 kg. Systémy vykládání balíků slámy, měření vlhkosti a

skladování jsou velmi podobné těm, které používají v Eleanu. Zařízení zpracuje až 20 tun

slámy za hodinu. Balíky jsou rozřezány a poté sláma putuje do kladivové drtičky, kde je

nasekána na kousky menší než 5 cm (Overgaard et al, 2004). Takto upravená sláma dále

přichází na pneumatický transportní systém, ve kterém rotující pístové dmychadlo unáší

částečky slámy modifikovanými kombispalovači.

V Dánsku se také provedlo značné množství pokusů společného spalování Miscanthusu.

Miscanthus byl spalován s uhlím s uspokojivými výsledky v poměru 1 : 1

v experimentálním fluidním bojleru (Heaton et al. , 2004).

Pokusy společného spalování v USA

Uhelná elektrárna 725 MW v Iowě v USA také experimentovala s pokusy společného

spalování slámy ze switchgrassu (podobné Miscanthusu). Technologie použitá

v Ottumwa Generatting Station je založená na dánském modelu. Jako taková zahrnuje

pomalý rozbalovač (k rozbalení balíků slámy), vysokorychlostní kladivový mlýn a

pneumatický pásový systém (DOE,2004). První pokusy byly vykonány v roce 2000 a

zahrnovaly spalování 15,2 tun slámy za hodinu (Alliant Energy, 2007).

Zařízení na ovládání slámy bylo vylepšeno a druhý pokus byl vykonán v roce 2003. Cílem

bylo detailní monitorování emisí a složení létavého popílku (Alliant Energy, 2007).

V tomto čase byl nainstalován dopravník na manipulaci s příchozími balíky a automatický

stroj na odstraňování motouzů k přípravě balíků před sekáním. Provozní spolehlivost

tohoto stroje na zpracování switchgrassu byla 8 – 10 hodin chodu (DOE,2004).

Důležitost v odhadování změn ve složení popílku byla z komerčních důvodů, jelikož byl

dlouho prodáván pro použití v betonovém průmyslu. Environmentální pravidla jsou

nastavena American Society for Testing and Materials (ASTM) a testy pocházející z roku

Stránka 37

2003 ukázaly, že létavý popílek odpovídá klíčovému ASTM 618 požadavku během

společného spalování (DOE,2004; Alliant Energy, 2007).

Další testy a modifikace byly vykonány na manipulačním stroji se slámou během roku

2004. Cílem bylo zmenšení velikosti částeček paliva, optimalizování spotřeby energie a

záruka dlouhodobé spolehlivosti. Pásová doprava byla vylepšena, bylo přidáno vážení

balíků a systémy měření vlhkosti. Dále byl zvýšen výkon pneumatického transportního

systému a byly integrovány systémy jiskrového detektoru a likvidace požáru (DOE,

2004).

V roce 2005 byla konstrukce kompletní. Vše toto bylo vykonáno pro přípravu

závěrečných testů společného spalování, které nakonec proběhly na jaře 2006. Během

těchto dlouhodobých testů běžela elektrárna permanentně s přídavkem 5%

switchgrassu po 2 000 hodin.

Pokusy byly úspěšné a zlomily světový rekord v množství energie odvozené ze

switchgrassu. Poslední krok k plné komercializaci společného spalování je vyřešení

problémů s korozí bojleru po testech a zaručení kontraktů na zásobování switchgrassem

(Alliant Energy, 2007).

Malé kotle na slámu

V Dánsku a jinde je na farmách běžné, že mají kotle na slámu. Nyní jsou často na dávky a

spalují 1-4 středních nebo velkých balíků slámy najednou nebo 8-10 malých balíků

(Centre for Biomass Technology,1998). Moderní jednotky mají kontrolní systémy, které

se liší rychlostí vzduchových ventilátorů spalování (a tedy podílem přebytečného

vzduchu), monitorováním teploty a obsahu kyslíku odpadních plynů. Obrázek ukazuje

příklad takového kotle, který využívá roštového topení s přídavným vzduchem.

Automatické spalovací kotle jsou více komplexní. Tyto kotle používají zmenšené verze

technologií manipulace se slámou používané v Elean nebo Haslev. Řady balíků jsou

pásem přesunuty do nízkorychlostního drtiče a šroubovitý přikladač poté nese volnou

slámu směrem k roštovému topeništi. Výhodou plynulého spalovacího systému je větší

stabilita spalovacího režimu, což vede k vyšší efektivitě (Centre for Biomass Technology,

1998).

Stránka 38

Obrázek: Schéma spalovacího kotle na slámu

Všeobecně platí, že čím větší kotel, tím efektivněji pracuje. Automaticky spalující

slámové kotle o kapacitě 200 kW dosahovaly efektivity až 70% v pozdních 90. letech,

třebaže je to znatelně méně, než jaké efektivity mohou dosáhnout bojlery na dřevěné

štěpky. V Dánsku pokračuje výzkum k dalšímu rozvoji a standardizaci technologie pro

slámové kotle pro farmy. Kontrola spalovacího vzduchu, redukce emisí prachu,

odpopílkování a kontrolní systémy, to vše jsou oblasti pro zlepšení.

V regionu východní Anglie jsou podle Renewables East (2005) pouze tři biomasové

tepelné systémy na slámu s kapacitami 60, 100 a 225 kW. Všechny mají kotle na

spalování slámy od podniku Dragon v Lincolnshire. Zajímavé je, že firma Dragon

upřesňuje, že těmto bojlerům vyhovuje více sláma z řepky než sláma z obilovin,

pravděpodobně je to menším obsahem popílků.

Slámové brikety

Sušená sláma nejlépe se sníženým obsahem vlhkosti o 10% může být upravována za

tepla a pod tlakem k výrobě pevného paliva ve formě tyček, pelet nebo briket. Je to

realizováno v různých částech světa a v současnosti je to komercializováno v Číně (Zeng

et al., 2007). V Anglii byla tato metoda zkoumána před 20 lety (Silsoe College, 1985), ale

v té době slámové brikety nemohly ekonomicky konkurovat uhlí.

Briketování vede k produktu s mnohem větší fyzickou hustotou, než má volná sláma, a

proto i s větší hustotou energie. Je možné dosáhnout hodnot až 30 MJ/kg, což slámové

brikety staví na stejnou hladinu jako uhlí (DTI, 2007b).

Stránka 39

Stroje většinou využívají vřetenové lisy nebo hydraulické pístové lisy. Tento postup

způsobuje rychlé opotřebovávání, což vede k velmi malé životnosti klíčových částí lisu.

Zřejmá výhoda přeměny slámy na brikety zlepšuje i ekonomičnost dopravy. Nevýhodou

je, že celková dostupná energie je z části spotřebována na výrobu briket. Tato spotřeba

je pro stroje s výkonem 10 -20 kW v rozsahu 60 – 100 kWh/tunu (Zeng et al., 2007).

Z hlediska velkých elektráren s dostupným lokálním zdrojem volně balené slámy je jasné,

že energetické náklady na výrobu briket dělají tuto technologii neospravedlnitelnou a

přímé spalování nezpracované slámy je daleko více ekonomické.

Problémy s korozí a zanášením

Z předcházejících kapitol vyplývá, že první obtíže se slámou jsou jednoduše ve

spolehlivém zacházení s nízkohustotním volně baleným různorodým palivovým zdrojem.

Mimo to jsou zde i vlivy na vzhled pece, charakteristiku a vznikání emisí. Overgaard et al.

(2004) poskytl náhled na efekty zanášení pece při společném spalování slámy

v Studstrup. Bylo zaznamenáno větší zanášení, které bylo snadno odstraněno pomocí

ofukovače sazí (profukovače trubek).

Ofukovače sazí jsou v popsaných elektrárnách již běžné a jejich přítomnost je zmíněna i

v Rudkobing (CADDET, 1998b) a Elean (Newman, 2003a). K vyčištění povrchů převodu

tepla se používají ofukovače sazí a pomáhají tak udržovat optimální chod elektrárny a

snižují riziko neplánovaného přerušení chodu. Většina „sazí“ vyrobených v pecích na

slámu ovšem nejsou uhelnaté saze, ale jedná se o kondenzované zbytky solí jako chlorid

draselný (CADDET,1998b). Nevýhoda těchto ofukovačů je v tom, že přispívají k vyšší

spotřebě energie. Ty v Eleanu spotřebovávají 300 kW elektrického výkonu (Newman,

2003a).

S nárůstem podílu slámy z 10% na 20% se ve Studstrupu potýkali s tvorbou strusky, která

byla způsobena tavením spodních popílků. Navíc, zatímco koroze zařízení při

přídavku 10% slámy byla v základu stejná jako u spalování čistého uhlí, velice narostla při

20% podílu slámy hlavně kvůli působení síranu draselného (Overgaard et al., 2004).

Mimo obvyklé koroze vznikající zanášením a působením solí zde hraje velkou roli i

působení chlóru a jeho specifické korozní problémy.

Koncentrace draslíku a chlóru ve slámě je ovlivněna počasím během období sklizně

obilných plodin. Overgaard et al. (2004) oznamuje podstatný pokles během poměrně

vlhkého roku a odpovídající nárůst během relativně suchého roku, kdy bylo v suché

biomase nalezeno 1,5% draslíku a 0,5% chlóru.

Stránka 40

Problémy s emisemi

Emise oxidu siřičitého (SO2) ze spalování uhlí jsou sníženy společným spalováním slámy.

K tomuto jevu dochází, protože sláma má daleko menší obsah síry než uhlí. Proto emise

SO2 se snižují v závislosti na zvyšování podílu spalované slámy (Pedersen et al., 1997).

Další důležitou roli v redukci SO2 hraje i výhodnější uskupení síranů (Muller et al., 1997).

Jelikož většina draslíku ve slámě je organicky vázána, je tento prvek uvolňován během

spalování a reaguje v plynné fázi (Pedersen et al., 1997) a vzniká běžný produkt síran

draselný (K2SO4). Tvorba této sloučeniny a ostatních aerosolů je jedním z problémů

spalování slámy (Obernberger, 2005).

Emise NOx jsou vždy obsaženy v jakémkoliv spalovacím systému a spalování biomasy

není výjimkou. Termální NOx, který vzniká z dusíku obsaženého vzduchu, má kvůli

relativně nízkým teplotám spalování malý podíl na emisích NOx. Palivový NOx vznikající

z mírného obsahu dusíku ve slámě je hlavním zdrojem NOx plynů (Nussbaumer, 2003).

Kontrola NOx je dosahována různými způsoby. Postupné hoření a přísná kontrola

množství přebytkového vzduchu snižuje vznikání NOx. Selekční katalytická nebo

nekatalytická redukce vstřikováním redukčních činitelů do kouřového plynu může

odstranit až 95% vzniklých NOx (Nussbaumer, 2003).

V elektrárně Ottumwa provedli pokusy společného spalování a testování komínových

emisí ukázalo, že hladiny NOx a oxidu uhelnatého (CO) byly nezměněny v porovnání

s přímým spalováním uhlí. Emise SO2, částeček a rtuti byly sníženy na 4-14% (DOE,2004),

ale emise chlórových sloučenin byly zvýšeny na 11%. Složení primárního uhlí má tedy

také vliv na složení kouřových plynů při společném spalování kvůli chemickým

interakcím mezi plynnými produkty z uhlí a ze slámy (Pedersen et al., 1997).

V Eleanu se zvýšily emise prachu, když se spalovala směs Miscanthusu a obilné slámy,

ačkoliv limity překročeny nebyly (Newman, 2003b).

Spalování dřeva Spalování dřeva k výrobě tepla je pravděpodobně nejstarší formou použití biomasové

energie na světě. Ale efektivnímu spalování dřeva v širokém měřítku v technologicky

vyspělých elektrárnách se v nedávné době dostává mnoho pozornosti, protože dřevo je

stále rozsáhlým zdrojem biomasové energie v mnoha částech světa.

Většina technologií roštového a fluidního spalování popsaná výše může být aplikována

také na dřevo. Dřevo může být spalováno ve své čisté formě, pokud je jeho obsah

vlhkosti dostatečně nízký. Může být také zpracováváno do široké škály různých paliv,

jako jsou štěpky, pelety nebo brikety s pečlivě regulovanými vlastnostmi. Tato kapitola a

ty, které budou následovat, prozkoumávají tyto různé typy dřevních paliv a s nimi

spojené procesy použití.

Aktuální mechanismus, pomocí něhož dřevo hoří, je popsán v Healion (2002). Nejprve

teplota dřeva stoupá a jeho vlhkost se odpařuje a tím se spotřebovává energie tohoto

procesu. Poté nastává pyrolýza a zplyňování, které začínají kolem teplot 100°C a velký

podíl těkavých sloučenin je v plynné fázi vypuzován. Jelikož je ve spalovací peci přítomen

Stránka 41

kyslík, těkavé látky snadno hoří při teplotách plamene 500-600°C. Přes tři čtvrtiny

energetického obsahu dřeva je během této fáze uvolněno. Nakonec zbývající pevná látka

(dřevěné uhlí) hoří při vyšších teplotách 800-900°C a anorganické složky jsou usazeny ve

formě popela.

Velké elektrárny na dřevo

Několik evropských zemí s velkými lesními zdroji postavilo velké elektrárny spalující

dřevo, např. Finsko, Švédsko (Healion, 2002). Poskytují tedy mnoho příkladů moderních

a efektivních elektráren s roštovou nebo fluidní technologií.

Švédsko

Jednou z elektráren spalujících dřevo je Sandvik II CHP ve Växjö, Švédsko. Její elektrická

kapacita je 38 MW, stejná jako v Eleanu, ale současně dodává 66 MJ/s teplé vody do

místního tepelného systému a uspokojuje tak veškeré tepelné potřeby v oblasti

(CADDET,1999). Z hlediska technologie používá elektrárna systém CFB s přísunem

dřevního paliva 100 m3/hod. Současně je přidáván vápenec a písek do spodku spalovací

komory.

Vysokotlaká pára je uvolňována při 540°C a 142 barech (skoro o 50% více než v Eleanu) a

je zaváděna do duálního turbínového systému s vysokotlakými a nízkotlakými moduly,

které pohánějí jediný generátor pomocí převodové skříně. Efektivita elektrické přeměny

je kolem jedné třetiny, což je celkem typické. Většina zbývající tepelné energie je sbírána

v kondenzátorech turbín a převáděna do teplovodního topení. Zachycování prachu je

dosaženo pomocí ESP a přídavný kondenzátor sbírá teplo z toku kouřových plynů a

příspívá tak dalšími 10-20 MJ/s tepelného výkonu (CADDET,1999). Spodní popílek je

recyklován do lokálních lesů jako hnojivo. Schéma elektrárny je zobrazeno na obrázku.

Standvik II stojí vedle Standviku I, naftovou elektrárnou postavenou v 70. letech. Celková

palivová směs se během let lišila, jednalo se o kombinaci nafty, rašeliny a dřeva. Od

konce pozdních 90. let je přes 90% přivedené energie ze dřevních produktů.

Finsko

Ve Finsku existují mnohem větší elektrárny než v Sandviku. Nedaleko Jakobstadu ve

Finsku se nachází elektrárna s elektrickou kapacitou 240 MW CHP, která spaluje

kombinaci dřeva a rašeliny s malým množstvím uhlí. Alholmens Kraft prohlašuje, že je

největší biopalivovou elektrárnou na světě (OPET,2002a). Obdobně představuje jeden z

největších CFB kotlů na světě s 550 MW s 11 palivovými napájecími body. Elektrárna má

symbiotický vztah se sousedící papírnou. Spotřebovává část odpadních produktů papírny

jako palivo, zatímco do papírny dodává zpět až 100 MJ/s ve formě technologické páry.

Dalších 60 MJ/s je dodáváno do systému okrskového vytápění.

Stránka 42

Obrázek: Schéma výtopny v Sandviku

Kotel produkuje páru při známé teplotě 545°C, ale za daleko většího tlaku 165 barů.

Pohání třístupňovou turbínu s vysokými, středními a nízkotlakými moduly připojenými

k jednomu vodou chlazenému generátoru (OPET,2002a).

Kontrola emisí je dosažena díky ESP, což je doplněno vstřikováním vápence do kotle,

kvůli neutralizaci síry z uhlí a rozprašováním čpavku do cyklonových odlučovačů (ke

snížení emisí NOx v kouřovém plynu).

Mimo kotle je jednou z klíčových inovací elektrárny komplexní zpracování paliva a

dávkovací systém, které jsou nutné k dodávání paliva v objemu 1000 m3/hod.

V partnerství s lokálními lesnickými podnikateli jsou těžební odpady vázány speciálními

stroji, které produkují přibližně 3,3 metry dlouhé balíky vážící až 500 kg. Ty jsou

nakládány na nákladní automobily a při příjezdu k elektrárně jsou přiváděny přímo do

vysokorychlostního drtiče, který zvládne zpracovat až 20 000 balíků denně (OPET,2002a).

Oddělené zásobovací dopravníky přepravují rašelinu, štěpky (které jsou vyrobeny

v lesním skladě v lese) a uhlí. Všechny tyto suroviny jsou skladovány v několika silech, ze

kterých jsou tato připravená paliva transportována do kotle.

Okolo 45% vloženého paliva je odvozeno ze dřeva (kůra, lesnické odpady a odpad

z papíren a jiných dřevozpracujících závodů). Dalších 45% je odvozeno z rašeliny,

s vyváženým uhlím a těžkou naftou pro začátek a ke kontrolním účelům.

Anglie

Selman and Powell (2003) poukazují na hlasy volající po stavbě velké elektrárny spalující

dřevo ve východní Anglii, ale zdá se, že pokrok v této záležitosti byl zbrzděn. V jiných

regionech jsou ale vidět nové a důležité pokroky.

Scottish BioPower konstruuje biomasovou CHP elektrárnu poblíž velké papírny

v Glenrothes ve Skotsku. Nová elektrárna s elektrickou kapacitou 52 MW nahradí

Stránka 43

elektrárnu na fosilní paliva a poběží zcela na dřevní palivo, včetně lokálně upraveného

SRC. Elektrárna dodá kolem 20 MW elektřiny a 25 MJ/s páry papírně, zbytek výdeje

elektřiny bude exportován do sítě (SRG,2005). Společnost má dlouhodobé plány na

vybudování dvou daleko větších 250 MW elektráren v Chapelcross a Killoch, které budou

také na dřevní palivo. Ve Skotsku je právě schvalována další 44 MW dřevo spalující BFB

elektrárna E.ON UK v Stevens Croft nedaleko Lockerbie. Tento provoz bude největší

biomasovou elektrárnou (z hlediska elektrického výkonu) před tím, než bude

pravděpodobně předhoněna závody Scottish Biopower, které byly zmíněny výše.

Obrázek: Schéma továrny na biopaliva

Dalším novým provozem je ´Wilton 10´ biomasový závod v Teeside, spravovaný

SembCorp Utilities UK. Jedná se o 30 MW elektrárnu na dřevěné štěpky, která bude také

poskytovat 10 MJ/s technologické páry. Zdroje zahrnují směsici recyklovaného

odpadního dřeva, které bude štípáno na místě, předštípané vedlejší produkty pily a

kolem 20% vrby SRC, která je pěstována 50 mil od místa. Dřevěné štěpky budou

spalovány v kotli s BFB (s méně násilným mísením a menší objemovou expanzí vrstev

v porovnání s CFB). Tato technologie je navržena pro biomasu s vysokým obsahem

vlhkosti nebo vlastnostmi těžkého popela (Modern Power Systems, 2006) a je založena

na technologii již používané ve skandinávských elektrárnách.

Nakonec jedna z nejnovějších elektráren v provozu je Balcas CHP v Enniskillenu,

v Severním Irsku. Tato malá elektrárna byla vybudována specificky z důvodu snížení cen

elektřiny v Balcas v jejich dřevozpracujícím závodě. Dalším důvodem bylo zužitkování

vedlejších produktů jejich pily (McKay et al., 2003; IEA Bioenergy, 2005). Piliny a dřevěné

štěpky jsou spalovány v kotli se stupňovým roštem s výkonem 15 MW. Vycházející pára o

tlaku 30 barů a teplotě 380°C pohání čtyřstupňovou turbínu, která je zdrojem pro

2,7 MW elektrický generátor. Výfuková pára je poté odváděna do pásové sušárny ke

snížení obsahu vlhkosti příchozích mokrých pilin, které jsou později použity k výrobě

Stránka 44

dřevěných pelet k prodeji (IEA Bioenergy, 2005). Další informace o peletách budou

uvedeny v následujících kapitolách.

Malé kotle na dřevo

V současné době existuje i poměrně značný nárůst v aktivitách kolem malých

vytápějících systémů, které spalují dřevo. Tyto systémy se pohybují velikostí a výkonem

od domácích (pod 10 kW) až po maloprovozní (nad 100 kW tepelného výdeje). Stejně

jako slámu spalující kotle i tato malá zařízení na spalování dřeva představují dobrou a

cennou aplikaci technologie přímého a obnovitelného topení.

Zařízení ve východní Anglii

Zajímavý příklad středně velkého dřevospalujícího tepelného zařízení poskytuje Nayland

Primary School (Naylandská základní škola) v Suffolku. Škola nainstalovala kotel na dřevo

v roce 2006 a nahradila jím tak starý naftový tepelný systém (Suffolk CC,2006). Kotel

dimenzovaný na 100 kW byl postaven společností KWB z Rakouska a dodán firmou

Econergy Ltd. Spaluje na dobré štěpky, které odpovídají specifikacím založeným na

rakouských standardech. Stupeň štěpky G30 vyžaduje, aby 60 – 100% štěpků bylo ve

velikostní kategorii 3-16 mm s největší délkou 8,5 cm a maximální velikostí 3 cm2. Obsah

vlhkosti musí také být pod 30%, čehož je dosaženo skladováním štěpků pod střechou.

Do školy jsou štěpky dopravovány nákladními automobily a skladovány v bývalé nádrži

na naftu. Odtud jsou dopravovány k KWB kotli se spalovačem s kruhovým hrdlem

dopravním šnekem, který vede k palivovému systému (KWB,2006). Je použit senzor

rozpoznávající palivo k dodávání spalovacího vzduchu v závislosti na kvalitě paliva a

obsahu vlhkosti. Nad spalovací zónou je vertikální trubicovitý tepelný výměník, který je

doplněn spirálovitým turbulátorem. Ten podporuje přenos tepla a zlepšuje samočistící

vlastnosti bojleru. Spodní popel je dopravován do zásobárny popela dalšími dvěma

dopravními šneky, které jsou umístěny pod topeništěm. Bojler má digitální kontrolní

systém a jeho chod je plně automatizován.

Bojler má efektivitu přes 90%. Použití dřeva snižuje emise CO2 až kolem 90% v porovnání

se spalováním nafty (Suffolk CC, 2006), stejně tak jako snižuje emise oxidu siřičitého díky

tomu, že dřevo má zanedbatelný obsah síry. Je odhadováno, že 100 kW bojler

spotřebuje 250 m3 G30 dřevěných štěpků ročně (KWB,2006).

V Naylandu byla instalována 1 500 litrová nádrž spolu s kotlem a pomáhá tomuto

systému vypořádat se s kolísavým potřebným zatížením. Během 3měsíční spalovací

periody škola oznámila, že těžkosti byly odstraněny a kotel pracuje na výbornou.

V Suffolkských školách bylo instalováno několik dalších kotlů. Nejnovější je 120 kW

jednotka v Rendlesham Primary School, postavena společností Binder (Wood Energy Ltd,

2006). Kotel má podsuvný rošt, cyklonový odlučovač a palivový sklad plněný pomocí

pneumatického dmychadla přímo z nákladních automobilů. I přes zimní měsíce je

potřeba vysypávat zásobník popela dvakrát za měsíc (Wood Energy Ltd, 2006).

Stránka 45

Renewables East (2005) prezentují kolem 45 farmářských kotlů na dřevo v regionu.

Většina z nich je od firmy Talbotts, která vyrábí biomasové kotle o tepelné kapacitě až 2

MW.

Pokusy s Miscanthusem

Collura et al. (2006) zkoumali spalovací vlastnosti Miscanthusu v malých bojlerech

původně dělaných na dřevěné palivo jak v podobě slámy, tak v podobě pelet. Cílem bylo

určit, jestli je možné dosáhnout evropských emisních standardů (EN 303-5). Výsledky

byly ve všech kategoriích kromě obsahu prachu uspokojivé.

Stabilita spalování v malých kotlích byla shledána excelentní s žádnými viditelnými

problémy. Collura et al. (2006) dospěli k přesvědčení, že sláma z Miscanthusu se přesto

nejvíce hodí pro velké elektrárny se sofistikovanými systémy kontroly emisí, zatímco

pelety jsou lepším řešením pro domácí biomasové bojlery.

Peletizované dřevo

Dřevní štěpky představují hodnotné a zajímavé palivo, i když je jejich hustota energie

malá. Jejich složení se stále liší a jejich chování při spalování je proto těžké optimalizovat,

specielně v malých systémech.

Vylepšených charakteristik může být dosaženo použitím továrních dřevních paliv a

pelety jsou hlavním příkladem. Skládají se z kvalitních vysušených pilin nebo práškových

dřevěných odpadů, které jsou vtlačovány pod tlakem do válcovitých pelet předem

určené pevné velikosti. Obsah vlhkosti se obvykle drží pod 10% (Centre for Biomass

Technology, 2002; SVEBIO, 2004). Pečlivě kontrolované vlastnosti dřevěných pelet

mohou mít výnos v oblasti dolní výhřevnosti až o 50% větší než dřevěné odštěpky

s obsahem vlhkosti 35% (Forestry Commision, 2007). To dělá jejich dopravu a

rozdělování daleko více ekonomicky výnosné.

Největší rozměr pro vysoce kvalitní pelety je typicky pod 25 mm. Ale pro většinu

dopravních mechanismů v malých peletových spalovačích je zamýšlený ideální průměr

pouze 6 mm (Fiedler, 2006). V tomto měřítku se pelety pohybují a může s nimi být

zacházeno skoro jako s kapalným palivem. To obnáší dopravu ve velkém v cisternách a

pneumatické foukání palivovým potrubím do zásobníků.

Při výrobě pelet může být použito pojivo jako třeba kukuřičný škrob (Fiedler, 2004), ale

často to není zapotřebí, protože přírodní lignin dřeva a smola tomuto účelu poslouží

stejně. Pojiva vyrobená z chemických adheziv nejsou ve většině evropských zemí, které

mají formální peletové standardy, povolena. Anglie ještě svůj vlastní standard nemá, ale

obecný standard ohledně pevných biopaliv je připravován v rámci EU (Biomass Energy

Centre, 2006e).

Výroba pelet vyžaduje energii a cena výroby se nevyhnutelně odráží v tržní ceně

produktu. Wood Energy Scotland (2006) navrhuje, aby 2-10% celkového energetického

obsahu pelet bylo použito na jejich produkci v závislosti na obsahu vlhkosti hrubých pilin.

Wolf et al. (2006) upřednostňuje výrobu pelet na místě v existujících závodech na

Stránka 46

zpracování dřeva, včetně pil a papíren. Za prvé je materiál dostupný přímo na místě a

tím odpadají náklady na přepravu a za druhé odpadové teplo ze závodu může být

použito při klíčových sušících krocích, což šetří energii v porovnání s osamoceným

závodem na výrobu pelet. Příklad tohoto přilehlého závodu již byl popsán v elektrárně

Balcas.

Rakousko je opět označováno jako hlavní technologický představitel v oblasti malých

peletových bojlerů a domácích tepláren (Fiedler, 2004). V Rakousku je jich používáno

mnoho tisíc a představují tak celkový plán strategie ke splnění 40% požadavku topení

z biomasy do roku 2010 (Forestry Commision, 2007). Automatické peletové bojlery

mohou mít efektivitu až 85% (Healion, 2002), ačkoliv KWB tvrdí, že to může být až 91%

pro jejich jednotky, i pokud jsou jen částečně naloženy.

Pro maximální efektivitu by peletové spalovače měly používat nezávisle kontrolované

přívody vzduchu ve dvou oddělených spalovacích zónách (Fiedler, 2004). V první zóně je

dosaženo usušení a pyrolýzy paliva s částečným (nedokonalým) spalováním plynů a

pevných uhlíků za substechiometrických podmínek, ve druhé zóně je dosaženo

dokonalého spalování vznětlivých plynů s přebytečným vzduchem. Efektivní míšení

ve druhé spalovací zóně je důležité a vyžaduje pečlivý design komorové geometrie a

vzduchových trysek (Fiedler, 2004).

Na emise nejmenší domácí peletové bojlery mají nastavitelné spalovací větráky a

kontrolované lambda sensory k optimalizování poměru zbytkového vzduchu. Tato

technologie je nyní v Rakousku a Německu standardem, ale ne ve Švédsku (Fiedler,

2004), které je největším trhem pelet na světě. Sofistikované jednotky také mají

spirálové turbulátory, podobné jaké jsou ve větších bojlerech na štěpky.

Ve velkých elektrárnách mohou být dřevěné pelety použity v projektech společného

spalování biomasy a je odhadováno, že se v Anglii použije asi 10-30 kt měsíčně (AEA

Energy and Environment, 2006). Existují však komplikace v oblasti cen, protože pelety

jsou stále značně dražší než dřevěné štěpky a v současné době je výrobní kapacita

v Anglii stále ještě limitována, takže je zapotřebí pelety dovážet (AEA Energy and

Environment, 2006).

Regionální příklad středně velkého zařízení této technologie představuje Jesus College

v Cambridge. KWB kotel, identický k 100 kW modelu použitému v Naylandu a také

dodán Econergy Ltd., byl nainstalován v roce 2005 ( ECCL, 2006). Jako palivo slouží

dřevěné pelety spíše než štěpky, což demonstruje flexibilní multipalivové schopnosti

technologie KWB.

Stránka 47

Gasifikace (zplyňování) Přímé spalování není jedinou metodou získávání energie ze dřeva, slámy nebo

Miscanthusu. Sofistikované technologie termochemické konverze byly v nedávných

letech komercializovány a zplyňování je pravděpodobně jednou z nejdůležitějších ACT.

V podstatě jde o to, že zahříváním biomasového materiálu s omezeným množstvím

kyslíku (nebo jeho úplnou absencí) je možné vyrobit hořlavý generátorový plyn různého

složení, který poté může být čistě spalován (na rozdíl od problémů spojených s přímým

spalováním biomasy) v plynových turbínách. Stejně jako spalovací pece, i zplyňovače

mohou být rozděleny do jednotlivých hlavních kategorií:

Zplyňovače s nehybnou vrstvou

Se vzestupným proudem – palivo je přiváděno zeshora a driftuje nahoru

proudícími tryskami horkého vzduchu a/nebo páry. Toto je běžné a

upotřebitelné sestavení. Vynáší značné množství oleje a dehtu v generátorovém

plynu, ale čistý popel s malým množstvím nebo vůbec žádným uhlím (koksem).

Se sestupným proudem – palivo je také přiváděno zeshora, ale vzduch a/nebo

pára proudí směrem dolů, což má za následek souproudý systém. Generátorový

plyn obsahuje méně dehtu a snadněji se čistí ve filtru, ale toto sestavení je

citlivější na obsah vlhkosti paliva (OPET,2002b).

Fluidní zplyňovače

Oběhové – jsou velmi podobné CFB pecím, ve kterých jsou podkladový materiál

a částečky uhlí odděleny od stoupajícího proudu plynu a recirkulovány. Fluidní

zplyňovače jsou ze své podstaty směřující vzhůru.

Neoběhové – to je obdobné jako u BFB pecí. Objem podkladu je kontrolován a

nezaplňuje celý zplyňovač, takže oddělení a recirkulace není nutná. V menších

elektrárnách je to cenově efektivnější než CFB (OPET,2002b).

Unášecí tokové zplyňovače

Tyto používají definitivně práškové palivo, zplynovávají za vysokých teplot

v souproudém toku kyslíku. Tato technologie je však daleko vhodnější pro uhlí

než pro biomasu kvůli obtížnému zpráškování biomasových paliv.

Jak pro slámu, tak pro dřevo platí, že pokročilé zplyňovací technologie mohou

potenciálně zvýšit efektivitu použití paliva v porovnání s přímým spalováním. Zároveň

nabízejí větší flexibilitu využití jejich energetického potenciálu.

Pro Miscanthus výzkum pokračuje, ačkoliv je považován za daleko hůře zplyňovatelný

než dřevo (Morris and Waldheim, 2000). V Anglii byly nedávno učiněny odhady pro 23

MW biomasovou IGCC elektrárnu v Devonu za použití duálního párového CFB

zplyňovače. Elektrárna by spotřebovala 55% Miscanthusu, který roste v dosahu 25 mil od

Stránka 48

elektrárny, ve své potenciální palivové směsi (Upham and Shackley, 2006). Ačkoliv

lokální opozice k ´WINBEG´ elektrárně je silná, odhady demonstrují předpovídaný

potenciál pro komerční použití Miscanthusu ve zplyňování.

Existující schémata

Švédská IGCC ukázková elektrárna

Jedna z prvních úspěšných zplyňovávacích ukázkových elektráren byla postavena ve

Värnamo ve Švédsku v polovině 90. let. Ačkoliv byla původně navržena pro dřevěné

odštěpky, elektrárna je flexibilní a byly úspěšně vykonány pokusy se spalováním čisté

slámy.

Ke zplyňování dochází za zvýšené teploty a tlaku při 950 – 1000°C a 18 barů v systému

CFB. Stlačený vzduch je vstřikován na dno zplyňovače a je používán k pálení pevného

koksu, který byl recirkulován cyklonovým odlučovačem. Vzduch je vypouštěn

z kompresoru poháněným hlavní plynovou turbínou elektrárny.

Produkovaný plyn má malou tepelnou hodnotu a je složen ze směsice CO2, oxidu

uhelnatého (CO), vodíku (H2), metanu (CH4 ) a kolem 50% dusíku (N2). Dva poslední

nejsou hořlavé a nepřispívají tak k tepelné hodnotě, která se pohybuje v rozmezí 5,0 –

6,3 MJ/m3.

Z plynové turbíny dále elektrárna pracuje v podobném cyklu jako CCGT sestava. Turbína

pohání kompresor a generátor, který vyrábí 4,2 MW elektřiny. Výfukové plyny jdou do

HRSG a vycházející pára spolu s plynovým chladičem pohánějí parní turbínu a druhý

generátor a vyrábějí tak dalších 1,8 MW elektřiny. Elektrárna má tedy celkový elektrický

výkon 6 MW a dalších 9 MJ/s tepla.

Stránka 49

Dánská technologie

Není překvapením, že Dánsko také působí na vedoucím postu technologie zplyňování.

Sláma byla vždy považována za obtížnou ke zplyňování (Skøtt, 2005) v porovnání s jinými

pevnými palivy, ale pokusy se posunuly z laboratoří do daleko rozsáhlejších pokusných

elektráren. Poslední z nich, která zahájila operace v roce 1999, také používá CFB, ale

pracuje za nižších teplot než elektrárna ve Värnamo.

Obrázek: Schéma zplyňovací komory

V první komoře je prášková sláma zahřáta na teploty kolem 650°C za nepřítomnosti

vzduchu a je dosaženo 80% přeměny na plyn. Zbývajících 20% původní látky obsahující

koksové částečky s popílky je unášeno spolu s plynem a na dopravní mechanismus

působí cirkulující písek. Druhá komora pracuje za vyšší teploty 730°C a částečky koksu

procházejí cyklonovým odlučovačem a dále na dno této komory. Zde jsou zplyňovány a

zbude po nich pouze malé množství pevného popílku, který je shromažďován na dně

druhého cyklonového odlučovače (Skøtt, 2005). Sestavení je zobrazeno na obrázku.

Výchozí plyn má větší obsah dehtu, a proto je nevhodný pro použití v motorech a

plynových turbínách, ale výborně se hodí pro velké kotle včetně těch, které by trpěly

Stránka 50

korozí a ucpáváním při přímém spalování slámy. Testovací elektrárna dimenzovaná na

500 kW byla úspěšná i s „nejhorší slámou na světě“ (Skøtt, 2005) s obsahem popela 12%.

Po těchto pokusech je nyní plánováno masivní vylepšení zplyňovače tak, aby mohl být

plynem dostatečně zásoben 100 MW kotel elektrárny.

Další pokrok je vidět i v Haslevské CHP elektrárně. V roce 1992 byla podpořena výstavba

kompletní pyrolytické zplyňovací elektrárny na slámu a testovací činnost byla zahájena

v roce 1996 (Centre for Biomass Energy, 1998).

Byla přidána pyrolýzní jednotka pracující při teplotě 550°C a generovaný plyn byl

spalován v novém přehřívači, který byl použit ke zvýšení teploty páry jdoucí do hlavní

turbíny o dalších 50°C. Zbývající pevný koks ze zplyňovače byl shromažďován

v cyklonovém odlučovači a přiváděn zpět do hlavního kotle na slámu ke spálení. Kouřové

plyny z přehřívače procházely dvojitým pláštěm pyrolýzní jednotky a také byly používány

k předehřátí spalovacího vzduchu, než byly přiváděny do odděleného potrubí. Integrace

nové pyrolýzní elektrárny je zobrazena na obrázku.

Pyrolýzní jednotka spotřebovala 0,7 z celkových 6,0 tun za hodinu slámy používané

v Haslevu, což představovalo příkon energetického toku 2,7 MW. Z tohoto bylo kolem 1

MW generováno spalováním plynu v přehřívači a zbytek byl shromážděn ve formě

pevného koksu.

Obrázek: Schéma začlenění jednotky na pyrolýzu

Stránka 51

Zajímavé je, že tento pevný koks bohatý na uhlík může být použit v systému čištění

kouřového plynu, kde snižuje množství aktivovaného uhlíku.

Rakouská technologie

Biomasová elektrárna CHP Güssing ve východním Rakousku úspěšně demonstrovala

koncept dřevného zplyňovávacího cyklu. Následně po malých testovacích jednotkách na

Vienna University of Technology (Vídeňská technologická univerzita) byla postavena

velká elektrárna, která byla spuštěna v roce 2001 s kombinovaným celkovým výkonem

kolem 7,5 MW (Hofbauer et al., 2004).

Tato elektrárna používá dřevěné štěpky s obsahem vlhkosti 20-30% a průmyslový

dřevěný odpad. Elektrárna spotřebuje přes 1,7 tun paliva za hodinu (Aichering et al.,

2005). Dosáhla elektrické účinnosti 25%, ale celkové účinnosti 80%, pokud započítáme i

4,5 MJ/s tepla, které produkovala.

Obrázek: Schéma provozu v Gussingu

Pára je vpuštěna do zplyňovače, který pracuje při teplotě 900°C. Zplyňování se odehrává

na pevném fluidním roštu (Simader, 2004) a zbývající pevný koks je spálen v přídavné

peci s vlastnostmi oběhového fluidního roštu s cyklonovým odlučovačem. Výsledný

generátorový plyn je složen z 34-35% vodíku (H2), 20-30% oxidu uhelnatého (CO) a 8-

12% metanu (CH4), zbytek je CO2, malé množství nechtěného dusíku (N2) a jiných

nečistot. Největší NCV je 12-13 MJ/Nm3 (Hofbauer et al., 2004). Plyn je chlazen, filtrován

a vymýván, což výrazně snižuje jeho obsah dehtu. Poté je přiváděn do motoru

přeplňovaným turbodmychadlem, které pohání generátor. Teplo je jímáno z toku

generátorového plynu, z toku pecního kouřového plynu i z výfuku motoru a je používáno

k ohřevu okrskového vytápění (Aichering et al., 2005). Kondenzovaná voda z plynové

promývačky je dále používána k výrobě páry pro zplyňovač.

Stránka 52

Během pokusné fáze elektrárny dosáhl čas nejdelšího testu hodnoty 2 500 hodin pro

zplyňovač a 750 hodin pro celý systém včetně plynového motoru. Objevily se pouze

malé problémy v systému obsluhy paliva, ale zplyňovač, plynový motor a kontrolní

systémy byly bez problémů. Nastaly ale problémy s ucpáváním a korozí v plynovém

chladiči. Ty byly vyřešeny změnami v návrhu a použitých materiálech a zvýšením

ustálené provozní teploty přes 850°C. Promývačka také trpěla kvůli nedostatečnému

množství amoniaku v plynu, řešení tohoto problému pokračují (Hofbauer et al. , 2004).

Elektrárna je průběžně vylepšována a v roce 2005 zplyňovač dosahoval 90%

provozuschopnosti a plynový motor téměř 85% (Aichering et al., 2005). Další výzkum

pokračuje pro nové použití generátorového plynu, včetně Fischer-Tropschovy syntézy

kapalných paliv a i spárování zplyňovače s pevnými kyslíkovými palivovými články

(SOFC).

Pod převažujícími podmínkami rakouského energetického trhu pracuje elektrárna

v Güssingu stále ekonomicky (Hofbauer et al., 2004; Simander, 2004).

Zkušenosti z Velké Británie

Velká Británie začala se středně velkými projekty zplyňování dřeva v pozdních 90. letech

v Yorkshire. Projekt ARBRE s předpokládaným elektrickým výkonem 8 MW byl navržen

k použití nejnovější technologie tak, aby dosáhl větší efektivity než běžné přímo spalující

elektrárny. Záměrem bylo, aby elektrárna byla částečně na odpadové dřevo, ale hlavně

na SRC (což jako palivo používá také dřevo). Byla založena nová společnost, aby

spravovala dodavatelské smlouvy SRC s místními farmáři, kteří by mohli pěstovat plodiny

specielně pro ARBRE elektrárnu (Morris and Walldheim, 2001).

Palivo bylo zplyňováváno ve foukací, nepřetlakované CFB jednotce za teploty 850°C.

Výsledný plyn byl veden katalytickým drtičem (mačkačem) dehtu (další CFB jednotka

používající jako roštový materiál dolomit), aby byly odstraněny uhlovodíkové molekuly

s dlouhými řetězci. Poté byl plyn zchlazen a teplo bylo použito k výrobě páry v HRSG.

V etapách byl plyn vyčištěn, procházel textilním filtrem a pod mokrým vypíráním. Tento

postup posloužil k odstranění dusíkových částí, stejně tak jako acidických i alkalických

součástí, které značně škodí turbíně a přispívají k nežádoucím emisím.

Elektrárna používala plynovou turbínu Alstom Typhoon, což je ten samý typ používaný

ve Värnamo, takže její běh na generátorový plyn již byl odzkoušen (Morris and

Waldheim, 2001). Většina plynu zde byla spálena, ale část byla odvedena ještě před

turbínou a spálena přímo v kotli na odpadní teplo (HRSG). Spaliny z turbíny byly použity

k zahřívání a sušení dřevních zásob a k podpoře činnosti HRSG. Provozní schéma procesu

ARBRE elektrárny je ukázáno na obrázku.

V průběhu jara 2001 běžel nepřetlakový zplyňovací systém a HRSG následovalo o něco

později v témže roce. Narazilo se ale na technické obtíže a v roce 2002 odstoupili hlavní

investoři, frustrovaní velkými prodlevami (Bruton and Richards, 2003). Projekt

zkolaboval a nikdy nedosáhl komerčního chodu a zanechal tak svou komplexní

technologii jako neodzkoušenou.

Stránka 53

Avšak společnosti zapleteny do projektu ARBRE již měly plány pro větší elektrárny ve

Velké Británii, založené na stejné technologii. Bylo vypočítáno, že větší zplyňovač

s kapacitou 30 MW by mohl dosáhnout 40-50% účinnosti cyklu (Morris and Waldheim,

2001), což je blízko hodnotám, které dosahují velké CCGT elektrárny na přírodní zemní

plyn.

Kapalná a bioplynová konverze Všechny dosud zkoumané technologie jsou založeny na spalování, buď přímém nebo

nepřímém. Jelikož je gasifikace zahrnuta v těchto procesech (IGCC) a spojena

s proudovým spalováním výsledného plynu, nemůže být považována za nezávislou

konverzní technologii.

Obrázek: Schéma procesu v projektu ARBRE

Ovšem existují procesy, které mohou přeměnit dřevo, slámu a ostatní biomasu na

plynné nebo kapalné produkty, které jsou poté používány jinde. Takže ačkoliv samotná

biopaliva nejsou rámcem tohoto projektu, kapalná konverze patří do oblasti zvyšujícího

se zájmu, a proto nemůže být opomenuta. Následující podkapitola obsahuje stručný

přehled těchto technologií.

Anaerobní vyhnívání (AD)

Biologický rozklad biomasy může být použit k získávání energie ve formě hořlavého

bioplynu. Může to být realizováno ve velkých nádržích za lehce zvýšených teplot za

nepřítomnosti kyslíku. Ačkoliv je AD hlavně používáno na mokré odpady z farem, jako

třeba zvířecí hnojný kal, ve směsici může být obsažena i sláma (Zeng et al., 2007).

Ve skutečnosti bude často s kalem stejně sbírána v závislosti na jejím použití jako

podestýlky. Ačkoliv přebytečná sláma může způsobovat ucpávání v digestoru, malé

částečky slámy mohou částečně zvýšit výnos plynu (Monnet, 2003).

Stránka 54

Anaerobní vyhnívání je v Anglii daleko méně převládající než v ostatních evropských

zemích. Např. Německo má nejméně 1900 AD bioplynových elektráren, v porovnání s 60

v UK (AD Nett, 2005). Biomass Energy Task Force (2005) udává pro Německo celkem

3 000 elektráren, což ukazuje na nárůst těchto elektráren ve farmovém měřítku.

Výnos a složení bioplynu z anaerobního vyhnívání je závislý na složení odpadu a také

technologii procesu a době vyhnívání. Renewables East (2005) poskytují hodnoty výnosu

na 70 – 140 m3 bioplynu na tunu zemědělného odpadu, s obsahem metanu (CH4) mezi

55-65%. Většina zbytku je CO2. Biomass Task Force (2005) konkuruje také s hodnotami

60% metanu a 40% oxidu uhličitého.

Tento podíl metanu vede ke GCV kolem 21 MJ/m3, což je podobné k hodnotě bioplynu

nebo kvasného (kalového) plynu a asi poloviny přírodního (zemního) plynu (DTI, 2007b).

Malá CHP jednotka připojená k AD elektrárně, používající bioplyn k poskytování tepla a

elektřiny, může mít celkovou efektivitu 85% (AFBI, 2007). Značná část vyrobené energie

je ale spotřebována na běh digestoru, takže čistý energetický výdej je snížen. Termofilní

vyhnívání pracuje za teploty 50-65°C, a tato teplota musí být udržována během

konverze. AFBI (2007) odhaduje, že pro samotný proces typické malé farmové AD je

zapotřebí kolem 10% elektrického výkonu a 50% tepelného výkonu.

Rychlá pyrolýza

Gasifikace a pyrolýza jsou někdy zaměňovány. Pyrolýza se vztahuje k chemickému

rozkladu organické látky za vlivu tepla. Ačkoliv vysokoteplotní gasifikace by tomuto

odpovídala, zde se zaměříme na přeměnu pevné biomasy na organické kapaliny.

Rychlá pyrolýza se týká rychlého spalování celulózové biomasy, původně vyrábějící páry

a koks. Ale za důsledné kontroly teploty a udržování velmi krátkých dob prodlení

k zabránění dalších reakcí může být proces uzpůsoben k maximálním výnosům

kapalných součástí, které se kondenzují během chlazení (Bridgewater et al., 1999).

Teploty reaktoru jsou obecně mezi 400-500°C, což je značně nižší než u gasifikačních

procesů popsaných dříve. Stejně jako dosažení rapidního zahřívání je dalším klíčovým

požadavkem rapidní chlazení k zachycení žádoucích složek před tím, než se samy rozloží

(Bridgewater et al., 1999).

Po mnoho let výzkumu bylo objeveno několik technologií reaktoru. To zahrnuje BFB, CFB

a transportní rošty a cyklonické a ablativní reaktory (Czernik and Bridgewater, 2004).

Dominantními se nakonec staly fluidní rošty. Roštový materiál, obvykle písek, má

vysokou přenosovou rychlost tepla k částečkám biomasy a je tak primárním

mechanismem pro rychlé ohřívání (Bridgewater et al., 1999). Fluidní rošty také

napomáhají dobrému mísení a podporují jednoduchý design reaktoru.

Je možné dosáhnout 80% přeměny na bioolej s ohledem na suchou biomasu. Bioolej je

tmavě hnědá viskózní kapalina s kouřovým zápachem a acidickým korozivním

charakterem. Může obsahovat až 25% vody. Tento bio-olej je mísitelný s vodou, protože

obsahuje polární organické molekuly mající kyslík (Bridgewater et al., 1999) na rozdíl od

Stránka 55

hydrofóbní podstaty dlouhořetězových naftových uhlovodíků. Čím sušší byla původní

biomasa, tím nižší podíl vody bude v produktu. Dřevo obvykle potřebuje být předsušeno,

zatímco sláma je již dostatečně suchá. Typické je, že kolem poloviny kapalné vody je

produktem samotné pyrolýzy.

Mnoho technologií zahrnutých v konverzi biomasy na kapaliny zatím není zaběhnuto a

na cestě ke komercializaci zůstává mnoho nevyřešených problémů (Bridgewater et al.

1999). Žádné však nejsou neřešitelné a pokračující výzkum vede k optimalizaci procesu.

Ačkoliv může být bioolej spalován v některých dieselových motorech, není vhodný jako

vysoce kvalitní biopalivo pro použití v dopravě a má malou chemickou odolnost oproti

energetickým palivům odvozeným z plodin, jako je třeba řepka. Vylepšení na transportní

palivo je technicky možné, ale ne ekonomicky výhodné (Czernik and Bridgewater, 2004).

Má však příslib v nehybných způsobech použití, včetně výroby elektrické energie, kdy

může být spalován v kotlích místo topného oleje nebo může pohánět turbínu jako část

kombinovaného cyklu elektrárny.

V současné době se však ekonomické úvahy zaměřují na potenciální použití biooleje jako

suroviny pro chemikálie a hnojiva (Bridgewater et al., 1999).

Vedlejší produkty pyrolýzy, jmenovitě hořlavé plyny a pevný koks, mohou být použity

pro tepelné účely ve spalovacím procesu. Prakticky je velmi důležité rychlé vyjmutí

horkého koksu, protože katalyzuje rozpad žádoucích produktových par.

V Německu byla objevena příležitost pro použití pyrolýzy v kontaminovaném odpadním

dřevě, které nemůže být zaváženo nebo použito jako palivo přímo. Zkušební elektrárny

demonstrovaly, že nebezpečné látky, jako težké kovy, mohou být skoro úplně zachyceny

v koksu a bioolej tak zůstává čistý, a tedy prodejný (Bridgewater et al., 1999).

Fermentace

Původně mohou být celulózové rostlinné látky, dřevo, sláma a Miscanthus přeměněny

na etanol fermentací. Výsledný produkt je někdy nazýván celulózový etanol, aby byl

odlišen od etanolu odvozeného z kukuřice, škrobu nebo cukerných plodin. Technicky

celulózová biomasa nepředstavuje ideální surovinu, protože je zapotřebí doplňujících

procesů k rozdělení celulózy a hemicelulózy na fermentovatelné cukry. To nepříznivě

ovlivňuje cenu a limituje tak možnou ekonomickou atraktivitu. Turley et al. (2002)

poskytují některé odhady, že celulózový etanol je zhruba dvakrát tak dražší na produkci

za litr, ačkoliv technologické výhody skoro jistě poženou ceny dolů.

Stránka 56

Obrázek: Schéma výroby bioethanolu

Celulóza je molekula s dlouhým řetězcem. V podstatě jde o polymer beta-glukózy. Její

vysoká stabilita a odolnost k chemickým útokům ji dělají obtížně rozštěpitelnou.

Hemicelulóza je jednodušší (Demirbas, 2007), ale hydrolýza obou těchto součástí je

klíčová. Vzhledem k předběžným zpracováním toho může být dosaženo acidickými nebo

enzymatickými způsoby. To vynechává lignin, který může být spalován pro poskytnutí

energie pro proces (Turley et al., 2002), nebo použit jako krmivo. Po hydrolýze, která

vynáší cukry, zahrnují další kroky procesu fermentaci, destilaci a dehydraci. Základní

schéma pro slámu je zobrazeno na obrázku.

Sun and Cheng (2005) popisují proces předúpravy zředěné kyseliny. Tento proces

poskytuje příznivé výsledky a je velmi cenově efektivní, když je prováděn před

fermentací. Zahrnuje vystavení rozemleté slámy slabému roztoku kyseliny sírové a

ponechání po určitý čas v autoklávu za teploty 121°C. Proces úspěšně rozpouští

hemicelulózu a napomáhá tak enzymatické hydrolýze a fermentačním procesům.

Konečný produkt etanol je chemicky identický, nehledě na to, jaký zdrojový materiál

nebo proces je použit. Jedná se o dokonale spalovatelné palivo s NCV kolem 21 MJ/litr s

vysokým oktanovým číslem. Tento etanol může být mísen s petrolejovým benzínem

v jakémkoliv poměru a spalován v motorech s vnitřním spalováním. V současnosti však

produkce etanolu z celulózové biomasy zůstává nekomercializovaná a výzkumy

pokračují.

Výběr technologie Tato kapitola se snažila nastínit přehled technologií extrakce energie použitelných na

dřevo, slámu a Miscanthus. Tento nástin je sice velmi obsažný, ale existují další

technologie, částečně v oblasti plynových a kapalných konverzí a dodatečných

Stránka 57

zpracování, jako je např. produkce metanolu, butanolu a vodíku. V textu jsou obsaženy

důležité cenově efektivní technologie, které budou realizovány v blízkém termínu.

Už teď je jasné, že některé technologie jsou vhodnější než ostatní a v tomto bodě je

důležité vybrat ty nejpříznivější a nejslibnější možnosti a podrobit je detailní analýze.

Z pohledu využití biomasy v malém měřítku, jako třeba domácí vytápěcí systémy, je

kvalita paliva důležitá jen částečně. Sofistikované stroje na manipulaci s palivem a

technologie kontroly emisí jsou z tohoto pohledu nepraktické. To účinně staví použití

dřeva před slámu, protože je čistě spalováno s nízkým obsahem popílků. Dále může být

snadno proměněno do forem pelet, které jsou bezpečné, snadno manipulovatelné a

mají vysokou hustotu energie.

Když se ale přesuneme k rozsáhlým na síť napojeným systémům nebo CHP elektrárnám,

má sláma značně slibný potenciál. V ostatních regionech Anglie se dřevo stává

biomasovým palivem pro výrobu elektřiny, ale ve východní Anglii je nejrozsáhlejším

zdrojem biomasového paliva sláma. Musíme brát v potaz běžné spalování nejen na

pevných a fluidních roštech, ale také gasifikaci. Ačkoliv se gasifikace asi stane

dominantní technologií budoucnosti, důkazy z Evropy ukazují, že výstavba vysoce

efektivních elektráren (jako např. Avedøre 2) je také velmi slibná.

Stránka 58

5. Použitá literatura ADAS (Agricultural Development and Advisory Service) (1993). Poultry manure (litter & excreta) in England and Wales in relation to the regional electricity companies. ETSU report E/GS/00124/REP 2. In: Energy from biomass, volume 5: straw, poultry litter and energy crops as energy sources. DTI, London (1999). AD Nett (European Anaerobic Digestion Network) (2005). EU statistics – farm biogas plants in EU. (WWW document). Available at: http://www.adnett.org/haupt_numberofad_plants.html (accessed 4 May 2007). AEA Energy & Environment (2006). The sustainability of biomass in co-firing (final report). Available at: http://www.britishenergy. co.uk/opendocument.php?did=619 (accessed 24 May 2007). AFBI (Agri-Food and Biosciences Institute) (2007). Potential performance of on-farm anaerobic digestion in Northern Ireland. (WWW document). http://www.afbini.gov.uk/index/services/specialist-advice/renewable-energy/reanaerobic- digestion-intro/re-anaerobic-digestion-potential-performance.htm (accessed 6 May 2007). Aichernig, C., Hofbauer, H. and Koch, R. (2005). 5 years of operating experience with a 2 MW CHP plant based on wood gasification in Güssing, Austria. Presented to: The highly efficient use of biomass in CHP plants – experience, potential and recommendations, Hannover Fair Convention Center, Germany, 25 April 2006. Available at: http://www.zukunftsenergien.de/hp2/euproject/ downloads/aichernig-paper.pdf (accessed 13 June 2007). Alliant Energy (2007). Switchgrass: generating renewable energy with a cleaner, homegrown fuel. Available at: http://www.nelson.wisc.edu/outreach/biofuels/presentations/110368swithgrassf acts2.pdf (accessed 6 June 2007). Anderson, A. (2007). Electricity generation costs and investment decisions: a review. Available at: http://www.ukerc.ac.uk/component/option,com_docman/task,doc_download/gi d,1129/ (accessed 7 July 2007). UK Energy Research Centre, London. Bartlett, R. A. J. (2003). An assessment of renewable energy utilisation and government policy in the UK. (MSc thesis). School of Engineering, Cranfield University, UK. Bical Energy (2005). Miscanthus environmental profile. Available at: http://www.bical.net/uploads/files/23.pdf (accessed 10 May 2007). Biomass Energy Centre (2006a). Straw quantities of straw – grown in the UK. (WWW document). Available at: http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=75,17972&_dad =portal&_schema=PORTAL (accessed 8 May 2007). Biomass Energy Centre (2006b). Effect of moisture content in biomass material. (WWW document). Available at: http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=75,17656&_dad =portal&_schema=PORTAL (accessed 30 April 2007). Biomass Energy Centre (2006c). Poultry litter. (WWW document). Available at: http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=75,17976&_dad =portal&_schema=PORTAL (accessed 15 May 2007). Biomass Energy Centre (2006d). Animal slurry and farmyard manure – suitability as a biomass fuel. (WWW document). Available at: http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=75,17978&_dad =portal&_schema=PORTAL (accessed 15 May 2007). Biomass Energy Centre (2006e). Wood pellets and briquettes. (WWW document). Available at: http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=75,18519&_dad =portal&_schema=PORTAL (accessed 20 June 2007). Biomass Task Force (2005). Biomass task force report to government. Available at: http://www.defra.gov.uk/farm/crops/industrial/energy/biomass-taskforce/pdf/btffinalreport. pdf (accessed 18 January 2007). DEFRA, London. Bockey, D. (2006). Potentials for raw materials for the production of biodiesel. Available at: http://www.ufop.de/downloads/ufop_brochure_06.pdf (accessed 7

Stránka 59

May 2006). UFOP (Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen), Berlin. Booth, E., Booth, J., Cook, P., Ferguson, B. and Walker, K. (2005). Economic evaluation of biodiesel production from oilseed rape grown in north and east Scotland. Available at: http://www.hie.co.uk/HIE-economic-reports-2005/sacbiodiesel- full-report-2005.pdf (accessed 7 May 2007). Scottish Agricultural College, Edinburgh. Bradley, C. A., Kearns, R. D., Wood, P. P. and Black, W. E. (2002). Method of cultivating white-rot fungi on a sugar beet pulp substrate. U.S. patent 6485952. (Application number 649454). Bridgwater, A. V., Meier, D. and Radlein, C. (1999). An overview of fast pyrolysis of biomass. Organic geochemistry, 30, p. 1479-1493. British Poultry Council (2006). Sector groups – turkey sector. (WWW document). Available at: http://www.poultry.uk.com/who_turkey01.htm (accessed 2 May 2007). British Poultry Council (2007). Avian influenza – update 07/02/07. (WWW document). Available at: http://www.poultry.uk.com/caring_news13.htm (accessed 2 May 2007). British Sugar (2006a). Sugar factory data. (WWW documents). Available at: http://www.britishsugar.co.uk/RVEca7b3098949b473a8abc070faa25a638,,.aspx (Bury St Edmunds); http://www.britishsugar.co.uk/RVEc310efd52bba44c985181f37e0f82796,,.aspx (Cantley); http://www.britishsugar.co.uk/RVE0ecabedd4f8646afbb62e00fc6dfe23d,,.aspx (Wissington). (all accessed 24 June 2007). British Sugar (2006b). UK operations - the sugar beet crop. (WWW document). http://www.britishsugar.co.uk/RVE6b1ccead25cb47c5809842c14dada1c4,,.aspx (accessed 8 May 2007). Broadmeadow, M. (2002). Climate change: impacts on UK forests. Available at: http://forestry.gov.uk/pdf/cchg_UKCIP_poster.pdf/$FILE/cchg_UKCIP_poster.pdf (accessed 30 April 2007). Forest Research, Farnham. Bruton, C. and Richards, K. (2003). Delivering on the energy coppice promise – a UK experience. Available at: http://www.tvenergy.org/pdfs/delivering-on-the-energycoppice- promise.pdf (accessed 2 May 2007). Thames Valley Energy Agency, Newbury. BWEA (2007a). UK wind energy database. (WWW document). Available at: http://www.bwea.com/ukwed/index.asp (accessed 13 April 2007). BWEA (2007b). Reference – the economics of wind energy. (WWW document). Available at: http://www.bwea.com/ref/econ.html (accessed 15 July 2007). CADDET (Centre for the Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies) (2000). Poultry litter power station in the United Kingdom. (Technical brochure 17). Available at: http://www.caddet.org/brochures/display.php?id=486 (accessed 25 May 2007). CADDET, Harwell. CADDET (1998a). The world's first straw-fired CHP plant offers environmental benefits. (Technical brochure 96). Available at: http://www.caddet.org/brochures/display.php?id=410 (accessed 22 May 2007). CADDET, Harwell. CADDET (1998b). Straw-fired CHP plant in Rudkřbing – providing environmentallyfriendly energy. (Technical brochure 95). Available at: http://www.caddet.org/brochures/display.php?id=409 (accessed 22 May 2007). CADDET, Harwell. CADDET (1999). A biomass CHP plant in Vaxjo, Sweden. (Technical brochure 104). Available at: http://www.caddet.org/tracker/pdf_divert.php?id=399 (accessed 14 June 2007). CADDET, Harwell. Cambridge Econometrics (2006). UK energy and the environment. (Press release). Available at: http://www.camecon.com/press_releases/download/UKE3062.pdf (accessed 11 Feb 2007). CAN-Europe (Climate Action Network Europe) (2005). CAN-Europe position paper on EU ETS phase 2. Available at: http://www.climnet.org/EUenergy/ET/CANE% 20Draft%20position%20NAPs%20Phase%202%20final.pdf (accessed 6 May 2007).

Stránka 60

Caputo, A. C., Palumbo, M., Pelagagge, P. M., Scacchia, F. (2005). Economics of biomass energy utilization in combustion and gasification plants: effects of logistics variables. Biomass and bioenergy, 28, p. 35-51. Carbon Trust (2005). Biomass sector review for the Carbon Trust. Available at: http://www.carbontrust.co.uk/Publicsites/cScape.CT.PublicationsOrdering/Public ationAudit.aspx?id=CTC512 (accessed 31 July 2007). Carbon Trust, London. Centre for Biomass Technology (2002). Wood for energy production – technology, environment, economy. Available at: http://www.videncenter.dk/Groenne%20trae%20haefte/Groen_Engelsk/Kap_04.p df (accessed 14 May 2007). Energistyrelsen (Danish Energy Agency), Copenhagen. Centre for Biomass Technology (1998). Straw for energy production – technology, environment, economy. Available at: http://www.face.aau.dk/courses/See8/straw.pdf (accessed 13 June 2007). Energistyrelsen (Danish Energy Agency), Copenhagen. Chambers, B., Nicholson, N., Smith, K., Pain, B., Cumby, T. and Scotford, I. (2001). Making better use of livestock manures on arable land. Available at: http://www.defra .gov.uk/farm/environment/landmanage/ nutrient/manure/livemanure1.pdf (accessed 15 May 2007). ADAS (Agricultural Development and Advisory Service), Mansfield. CHPA (Combined Heat & Power Association) (2007). Fact sheet for choosing your CHP system. Available at: http://www.chpa.co.uk/about_chp/fact_sheets/Fact%20Sheet%20for%20Choosin g%20Your%20CHP%20System.pdf (accessed 8 August 2007). CHPA, London. Christiansen, H. F. and Fock, M. W. (2000). Danish follow-up programme for smallscale solid biomass CHP plants. Available at: http://www.dkteknik. com/services/Air/Combustion/Images/Pdf/Sevilla/Follow%20up%20Progra mme.pdf (accessed 24 May 2007). Energistyrelsen (Danish Energy Agency), Copenhagen. Collura, S., Azambre, B., Finqueneisel, G., Zimny, T. and Weber, J. V. (2006). Miscanthus x Giganteus straw and pellets as sustainable fuels. Environmental chemistry letters, 4, p. 75-78. Czernik, S. and Bridgwater, A. V. (2004). Overview of applications of biomass fast pyrolysis oil. Energy & fuels, 18(2), p. 590-598. DEFRA (2007a). UK biomass strategy. Available at: http://www.defra.gov.uk/environment/climatechange/uk/energy/renewablefuel/p df/ukbiomassstrategy-0507.pdf (accessed 25 May 2007). DEFRA, London. DEFRA (2007b). UK legislation Climate – Change Bill. (WWW document). Available at: http://www.defra.gov.uk/environment/climatechange/uk/legislation/index.htm (accessed 6 May 2007). DEFRA (2005). Agricultural survey data – regions and counties - 2005. Available at: http://www.defra.gov.uk/esg/work_htm/publications/cs/farmstats_web/2_SURVE Y_DATA_SEARCH/COMPLETE_DATASETS/PSM/RegCountUA_05.xls (accessed 13 April 2007). DEFRA (2006a). Agriculture and food – quick statistics. (WWW document). Available at: http://statistics.defra.gov.uk/esg/quick/agri.asp (accessed 8 May 2007). DEFRA (2006b). Written statement by David Miliband on the contingency arrangements for the delay to the start of the next Rural Development Programme for England 2007-2013. (WWW document). Available at: http://www.defra.gov.uk/corporate/ministers/statements/dm061212a.htm (accessed 17 May 2007). DEFRA (2004). Growing short rotation coppice (best practice guidelines). Available at: http://www.defra.gov.uk/erdp/pdfs/schemes/energy/short-rotation-coppice.pdf (accessed 9 May 2007). DEFRA (2001). Planting and growing Miscanthus (best practice guidelines). Available at: http://www.defra.gov.uk/erdp/pdfs/ecs/miscanthus-guide.pdf (accessed 10 May 2007). DEFRA (2007c). Hay & Straw, England & Wales regional average prices. Available at: http://statistics.defra.gov.uk/esg/publications/amr/haywk_region.xls (accessed 15 July 2007).

Stránka 61

DEFRA (2006c). Energy crops scheme – establishment grants. Available at: http://www.defra.gov.uk/corporate/regulat/forms/erdp/ecs/ecs-estabgrantexplain. pdf (accessed 18 July 2007). DEFRA (2007d). Bio-energy Capital Grants Scheme – round 3. (WWW document). Available at: http://www.defra.gov.uk/farm/crops/industrial/energy/capitalgrants. htm (accessed 15 August 2007). DEFRA and Carbon Trust (2006). ECA energy technology criteria list – technology: combined heat and power. Available at: http://www.eca.gov.uk/NR/rdonlyres/7E0EBBFC-807E-4738-86B8- 71AC5FFC3076/0/CHP.pdf (accessed 14 August 2007). DEFRA and ONS (2007). 2006 harvest – final estimates of oilseed rape production – United Kingdom. Available at: http://statistics.defra.gov.uk/esg/statnot/osrsur.pdf (accessed 7 May 2007). Deloitte (2003). Petroleum services group - electricity map. Available at: http://psg.deloitte.com/resources/PS_EUR_Map_Electricity.pdf (accessed 13 April 2007). Demirbas, A. (2007). Progress and recent trends in biofuels. Progress in energy and combustion science, 33, p. 1-18. DfT (Department for Transport) (2006). About the RTFO programme. (WWW document). Available at: http://www.dft.gov.uk/pgr/roads/environment/rtfo/aboutrtfo (accessed 23 May 2007). Diesendorf, M. and Christoff, P. (2006). Economics of nuclear power. (Fact sheet 01). Available at: http://energyscience.org.au/FS01%20Economics.pdf (accessed 10 July 2007). energyscience.org.au, Carlton, Australia. DOE (U.S. Department of Energy) (2004). Chariton valley biomass project (project update). Available at: http://www.iowaswitchgrass.com/__docs/pdf/Chariton%20Valley%20DOE%20Pr oject%20Review%20Dec%208%202004%20(Final%20Draft)- . pdf (accessed 6 June 2007). DTI (2007a). Meeting the energy challenge. (Energy White Paper 2007). Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file39387.pdf (accessed 25 June 2007). DTI, London. DTI (2002). Managing the nuclear legacy. Available at: http://www.nda.gov.uk/documents/white_paper_- _managing_the_nuclear_legacy_a_strategy_for_action.pdf (accessed 11 Feb 2007). DTI (2003). Our energy future – creating a low carbon economy. (Energy White Paper 2003). Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file10719.pdf (accessed 25 June 2007). DTI (2004). Regional electricity consumption statistics 2004: front page. Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file38575.xls (accessed 18 Feb 2007). DTI (2007b). Quarterly energy prices: June 2007. Available at: http://www.dtistats.net/energystats/qepjun07.pdf (accessed 28 June 2007). DTI (2006). A trial of the suitability of switchgrass and reed canary grass as biofuel crops under UK conditions. (Project summary PS254). Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file34815.pdf (accessed 18 May 2007). DTI (2007c). UK biomass strategy 2007: Working paper 1 economics – of biomass energy. Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file39040.pdf (accessed 15 July 2007). DTI and DEFRA (2006). The government's response to the Biomass Task Force report. Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file28197.pdf (accessed 5 June 2007). ECCL (Energy Crops Company Ltd) (2005). Case study – 2005 Jesus College Cambridge. Available at: http://www.econergy.ltd.uk/downloads/Case_Study_Jesus_College_Cambridge.p df (accessed 18 June 2007). Eco2 Ltd (2007). Biomass – Sleaford renewable energy plant. (WWW document). Available at: http://www.eco2.uk.com/index.php?option=com_content&task=view&id=152 &Itemid=35 (accessed 19 August 2007). EEA (European Environment Agency) (2006). How much bioenergy can Europe produce without harming the environment? Available at:

Stránka 62

http://reports.eea.europa.eu/eea_report_2006_7/en/eea_report_7_2006.pdf (accessed 8 May 2007). EEA, Copenhagen. EERA (2001). A sustainable development framework for the East of England. Available at: http://www.eera.gov.uk/Documents/About%20EERA/Policy/Sustainable%20Deve lopment/SDF.pdf (accessed 11 May 2007). Energistyrelsen (2000). The Danish follow-up programme for small-scale solid biomass CHP plants – status report 1999. Available at: http://www.cler.org/predac/IMG/pdf/doc-59.pdf (accessed 24 May 2007). Energistyrelsen (Danish Energy Agency), Copenhagen. Environment Agency (2007). Anglian region – land and soils. (WWW document). Available at: http://www.environmentagency. gov.uk/regions/anglian/830408/842762/842777/?version=1&lang=_e (accessed 27 April 2007). EPR Ltd (2007). Power plant data. (WWW documents). Available at: http://www.eprl.co.uk/assets/ely/overview.html (Ely); http://www.eprl.co.uk/assets/thetford/overview.html (Thetford); http://www.eprl.co.uk/assets/eye/overview.html (Eye). (all accessed 29 June 2007). EST (2007a). Housing & buildings – heating summary. (WWW document). Available at: http://www.energysavingtrust.org.uk/housingbuildings/calculators/hardtotreat/he ating/ (accessed 26 June 2007). EST (2007b). Housing & buildings – low carbon buildings programme. (WWW document). Available at: http://www.energysavingtrust.org.uk/housingbuildings/funding/lowcarbonbuildi ngs/ (accessed 16 August 2007). Fiedler, F. (2004). The state of the art of small-scale pellet-based heating systems and relevant regulations in Sweden, Austria and Germany. Renewable and sustainable energy reviews, 8, p. 201-221. FNR (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.) (2006). Biofuels – plants, raw materials, products. Available at: http://www.fnrserver. de/pdf/literatur/pdf_230biokraftstoff_engl_2006.pdf (accessed 16 May 2007). Forest Research (2006). Woodfuel resource by English region. (WWW document). Available at: http://www.eforestry.gov.uk/woodfuel/pages/EngRegMap.jsp (accessed 29 April 2007). Forest Research, Farnham. Forestry Commission (2007). A woodfuel strategy for England. Available at: http://www.forestry.gov.uk/pdf/fce-woodfuel-strategy.pdf/$FILE/fce-woodfuelstrategy. pdf (accessed 30 April 2007). Forestry Commission (2002). Establishment and management of short rotation coppice. (Practice note 7). Forest Research, Farnham. FES (2005). Renewable heat and heat from combined heat and power plants – study and analysis. Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file21141.pdf (accessed 11 April 2007). AEA Technology, Didcot, UK. GO-East (Government Office for the East of England) (2003). Renewable energy and the planning system. Available at: http://www.sustainabilityeast.org.uk/pdf/229TC69%20Stage%201%20summary. pdf (accessed 9 May 2007). Hameleers, A., Leach, K. A., Offer, N. W. and Roberts, D. J. (1999). The effects of incorporating sugar beet pulp with forage maize at ensiling on silage fermentation and effluent output using drum silos. Grass and forage science, 54, p. 322-335. Hams, T., Evans, N. and Taylor, D. (2000). Making renewable energy a reality – setting a challenging target for the eastern region. Available at: http://www.sustainabilityeast.org.uk/pdf/Renewables%20Report.pdf (accessed 13 April 2007). Healion, K. (2002). Wood as a renewable source of energy. Available at: http://www.woodenergy.ie/iopen24/pub/wood_as_energy.pdf (accessed 13 June 2007). COFORD, Dublin. Heaton, E. A., Clifton-Brown, J., Voigt, T. B., Jones, M. B. and Long, S. P. (2004).

Stránka 63

Miscanthus for renewable energy generation: European Union experience and projections for Illinois. Mitigation and adaptation strategies for global change, 9, p. 433-451. Henke, S., Bubník, Z., Hinková, A. and Pour, V. (2006). Model of a sugar factory with bioethanol production in program Sugars. Journal of food engineering, 77, p. 416-420. Heptonstall, P. (2007). A review of electricity unit cost estimates. Available at: http://www.ukerc.ac.uk/component/option,com_docman/task,doc_download/gi d,1123/ (accessed 9 July 2007). UK Energy Research Centre, London. Heren Energy (2007). European daily electricity markets. (EDEM sample report 11.044). Available at: http://www.heren.com/newdownloadfile.php?sampleId=1 (accessed 14 August 2007). Heren Energy, London. Hofbauer, H., Rauch, R., Bosch, K., Aichernig, C. and Koch, R. (2004). Biomass CHP-plant Gussing – a success story. (presentation). Available at: http://www.pyne2005.inter-base.net/docs/475.pdf (accessed 13 June 2007). Renewable Energy Network (reNet), Austria. Huhtinen, M. (2005). Wood energy – basic information pages. (WWW document). Available at: http://www.ncp.fi/koulutusohjelmat/metsa/5Eures/WoodEnergyEcology/WoodPr operties.htm (accessed 26 April 2007). North Karelia University of Applied Sciences, Finland. Hutnan, M., Drtil, M. and Mrafkova, L. (2000). Anaerobic biodegradation of sugar beet pulp. Biodegradation, 11, p. 203-211. IEA (2005). 30 key energy trends in the IEA & worldwide. Available at: http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2005/energy_trends.pdf (accessed 11 Feb 2007). IEA, Paris. IEA (2006a). Units and conversions. In: Energy balances of OECD countries, 2003- 2004, p. I.11. IEA, Paris. IEA (2004). Task 32 – biomass combustion and cofiring – end of task report. Available at: http://www.ieabcc.nl/publications/Task%2032%20end-of-task%20report.pdf (accessed 24 May 2007). IEA, Paris. IEA (2006b). World energy outlook 2006. IEA, Paris. 121 IEA (2007). IEA energy technology essentials – nuclear power. Available at: http://www.iea.org/Textbase/techno/essentials4.pdf (accessed 10 July 2007). IEA, Paris. IEA Bioenergy (2005). Bioenergy in Ireland – ExCo56 study tour. IEA bioenergy news, 17(2), p. 3. Available at: http://www.ieabioenergy.com/library/188_IEABioenergyNews172.PDF (accessed 19 June 2007). IENICA (Interactive European Network for Industrial Crops and their Applications) (2005). Oilseed rape and turnip rape (summary report). Available at: http://www.ienica.net/crops/oilseedrapeandturniprape.pdf (accessed 16 May 2007). IPA (2005). Implications of the EU Emissions Trading Scheme for the UK power generation sector (final report). Available at: http://www.ipaenergy.co.uk/downloads&publications/FINAL%20Report%201867 %2011-11-05.pdf (accessed 15 August 2007). IPA Energy Consulting, Edinburgh. Irons, R., Riley, G., Williamson, J. and Livingston, W. (2005). Low cost co-utilisation of biomass. Report number BU1726, URN 05/1310. DTI, London. Keystone Center (2007). Nuclear power joint fact-finding. Available at: http://www.keystone.org/spp/documents/FinalReport_NJFF6_12_2007(1).pdf (accessed 11 July 2007). Keystone Center, Keystone, Colorado. KWB (Kraft und Wärme aus Biomasse GmbH) (2006). KWB Multifire 15–100 kW – technology and planning. (Product brochure). KWB, St Margarethen, Austria. Laeger, S. (2005). The potential for energy production from energy crops in the East of England. (MSc thesis). School of Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich, UK. MAN B&W Diesel (2006). Green power – from diesel engines burning biological oils and recycled fat. Available at: http://www.ufop.de/downloads/MAN_GreenPower.pdf (accessed 16 May 2007).

Stránka 64

MAN Group, Augsburg, Germany. Manczyk, H. and Leach, M. D. (2002). Combined heat and power generation and district heating in Denmark: history, goals and technology. Available at: http://www.energy.rochester.edu/dk/manczyk/denmark.pdf (accessed 23 May 2007). McKay, H., Hudson, J. B. and Hudson, R. J. (2003). Woodfuel resource in Britain. Available at: http://www.scotland.gov.uk/Resource/Doc/1086/0011756.pdf (Main report) and http://www.dti.gov.uk/files/file15010.pdf (Appendices) (accessed 30 April 2007). Forestry Contracting Association, Scotland. Met Office (2006a). Average climate data by region for 1971-2000. (WWW document). Available at: http://www.metoffice.gov.uk/climate/uk/averages/19712000/index.html (accessed 25 July 2007). Met Office, Exeter. Met Office (2006b). Climate change and energy management: a scoping study on the impacts of climate change on the UK energy industry. Available at: http://www.yhub.org.uk/resources/Climate%20Change%20Micro%20Site/CCand Energy%20Management-MetOfficeMay2006.pdf (accessed 12 April 2007). Met Office, Exeter. Modern Power Systems (2006). Heat and power out of the woods. (WWW document). Available at: http://www.modernpowersystems.com/story.asp?storyCode=2037543 (accessed 18 June 2007). Monnet, F. (2003). An introduction to anaerobic digestion of organic wastes. Available at: http://www.bioenergywm.org/documents/Anaerobic%20Digestion.pdf (accessed 18 June 2007). Remade Scotland, Glasgow. Morris, M. and Waldheim, L. (2000). Efficient power generation from wood gasification. Presented to: Gasification for the future, Noordwijk, The Netherlands, 11-13 April 2000. Available at: http://www.tps.se/gasification/pdfs/Biomass_Noordwijk_version2_0004.pdf (accessed 28 June 2007). TPS (Termiska Processer AB), Sweden. Morris, M. and Waldheim, L. (2001). Update on Project ARBRE, UK – a wood-fuelled combined cycle demonstration plant. Available at: http://www.icheme.org/literature/conferences/gasi/Gasification%20Conf%20Pap ers/Session%202%20presentation-Morris%20et%20al.pdf (accessed 19 June 2007). TPS, Sweden. Müller, M., Wolf, K.-J., Smeda, A. and Hilpert, K. (2006). Release of K, Cl and S species during co-combustion of coal and straw. Energy & Fuels, 20, p. 1444- 1449. NATTA (Network for Alternative Technology and Technology Assessment) (2007a). UK emissions down? Renew, 167, p. 7. EERU (Energy and Environment Research Unit), Open University. NATTA (2007b). Wouldn't REFIT be better? Renew, 167, p. 9. EERU, Open University. NATTA (2007c). UK – 2GW of wind – and more soon offshore. Renew, 167, p. 3. EERU, Open University. NEF (National Energy Foundation) (2006). The log pile website competitively – priced heating. (WWW document). Available at: http://www.nef.org.uk/logpile/pellets/cost.htm (accessed 10 August 2007). NEF, Milton Keynes. NEF (2007). The log pile website – suppliers of wood pellets in the UK. (WWW document). Available at: http://www.nef.org.uk/logpile/fuelsuppliers/pelletsuppliers.asp (accessed 9 August 2007). NEF, Milton Keynes. Newbold, C. (1999). Historical changes in the nature conservation interest of the Fens of Cambridgeshire. In: Water management in the English landscape, edited by Cook, H. and Williamson, T., Edinburgh University Press, p. 210-226. Newman, R. (2003a). A trial burn of rape straw and whole crops harvested for energy use to assess efficiency implications. Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file14920.pdf (accessed 17 May 2007). Report number B/U1/00768/00/00; URN 03/1569. DTI, London.

Stránka 65

Newman, R. (2003b). Miscanthus – practical aspects of biofuel development. Available at: http://www.dti.gov.uk/files/file14953.pdf (accessed 10 May 2007). ETSU report B/W2/00618/REP; URN 03/1568. DTI, London. NFU (National Farmers' Union) (2007). The yellow crop which is truly green. (WWW document). Available at: http://www.nfuonline.com/x15015.xml (accessed 4 May 2007). NNFCC (National Non-Food Crops Centre) (2006). Miscanthus (Miscanthus x giganteus) – crop fact sheet. Available at: http://www.nnfcc.co.uk/nnfcclibrary/publications/download.cfm?id=20 (accessed 10 May 2007). Nussbaumer, T. (2003). Combustion and co-combustion of biomass: fundamentals, technologies, and primary measures for emission reduction. Energy & fuels, 17, p. 1510-1521. Obernberger, I. (2005). Ash related problems in biomass combustion plants. (presentation). Available at: http://alexandria.tue.nl/extra2/redes/obernberger2005.pdf (accessed 7 June 2007). Eindhoven University of Technology, The Netherlands. ODPM (Office of the Deputy Prime Minister) (2003). Sustainable communities in the East of England – building for the future. Available at: http://www.communities.gov.uk/embedded_object.asp?id=1163453 (accessed 13 Feb 2007). ODPM, London. OFTEC (Oil Firing Technical Association) (2007). Oil makes good economic sense. (WWW document). Available at: http://www.oftec.co.uk/consumers/comparative_costs.htm (accessed 28 June 2007). ÖkoFEN (2007). Price list 2007. Available at: http://www.pellet-stoveheating. co.uk/pdfs/OkoFen%20-%20Price%20List%202007.pdf (accessed 3 August 2007). ONS (2004). Beginners' guide to UK geography. (WWW document). Available at: http://www.statistics.gov.uk/geography/gor.asp (accessed 7 March 2007). ONS, London. ONS (2006). Population trends, winter 2006. Available at: http://www.statistics.gov.uk/downloads/theme_population/PopTrends126.pdf (accessed 12 Feb 2007). ONS, London. OPET (Organisations for the Promotion of Energy Technologies) (2002a). The world's largest biofuel CHP plant Alholmens Kraft, – Pietarsaari. Available at: http://www.tekes.fi/opet/pdf/Alholma_2002.pdf (accessed 6 July 2007). OPET Finland, Helsinki. OPET (2002b). Review of Finnish biomass gasification technologies. OPET report 4. Available at: http://www.gastechnology.org/webroot/downloads/en/IEA/OPETReport4gasificat ion.pdf (accessed 6 July 2007). OPET Finland, Espoo. Overgaard, P., Sander, B., Junker, H., Friborg, K. and Larsen, O. H. (2004). Two years' operational experience and further development of full-scale co-firing of straw. Available at: http://www.dongenergy.com/NR/rdonlyres/773A5303-FE3E- 4D6F-9711-9E9586B78B90/0/43.pdf (accessed 25 April 2007). Elsam Engineering A/S, Fredericia, Denmark. Oxera (2005). What is the potential for commercially viable renewable generation technologies? Oxera Consulting, Oxford. Pedersen, L. S., Morgan, D. J., van de Kamp, W. L., Christensen, J., Jespersen, P. and Dam-Johansen, K. (1997). Effects on SOX and NOX emissions by co-firing straw and pulverized coal. Energy & fuels, 11, p. 439-446. Pitman, R. M. (2006). Wood ash use in forestry – a review of the environmental impacts. Forestry, 79(5), p. 563-588. POST (Parliamentary Office of Science and Technology) (2007). Electricity in the UK. (Postnote number 280). POST, Westminster. PowerGen (1997). Co-firing biomass with coal – power plant case study. ETSU report B/U1/00535/REP. In: Energy from biomass, volume 3: converting wood fuel to energy. DTI, London. Price, L., Bullard, M., Lyons, H., Anthony, S. and Nixon, P. (2004). Identifying the yield potential of Miscanthus x giganteus: an assessment of the spatial and

Stránka 66

temporal variability of M. x giganteus biomass productivity across England and Wales. Biomass and bioenergy, 26, p. 3-13. Renewables East (2005). East of England biomass foundation study. Available at: http://www.renewableseast.co.uk/Documents/Renewables%20East%20Biomass %20Foundation%20Report.pdf (accessed 21 March 2007). Renewables East (2007a). Options for financing biomass projects. (BioReGen guidance note no. 4). Available at: http://www.renewableseast.org.uk/Documents/RE%20Guidance%20Note%204.p df (accessed 13 August 2007). Renewables East (2007b). Power purchase agreements (PPAs) for biomass projects. (BioReGen guidance note no. 2). Available at: http://www.renewableseast.org.uk/Documents/RE%20Guidance%20Note%202.p df (accessed 13 August 2007). Richards, I. R. (2000). Energy balances in the growth of oilseed rape for biodiesel and of wheat for bioethanol. Available at: http://www.senternovem.nl/mmfiles/27781_tcm24-124189.pdf (accessed 7 May 2007). Levington Agriculture, Ipswich. RWE npower (2007). RWE npower outlines plans for over Ł1bn clean coal power station in Essex. (WWW document). Available at: http://www.rwe.com/generator.aspx/presse/language=en/id=76864?pmid=400 1549 (accessed 11 July 2007). Saynor, B., Bauen, A. and Leach, M. (2003). The potential for renewable energy sources in aviation. (PRESAV final report). Available at: http://www3.imperial.ac.uk/portal/pls/portallive/docs/1/7294712.PDF (accessed 16 May 2007). Centre for energy policy and technology, Imperial College, London. SCST (Select Committee on Science and Technology) (2004). Session 2003-04: fourth report. Available at: http://www.publications.parliament.uk/pa/ld200304/ldselect/ldsctech/126/12606 .htm (accessed 25 July 2007). House of Lords, Westminster. SDRT (Sustainable Development Round Table for the East of England) (2003). Living with climate change in the East of England – summary report. Available at: http://www.sustainabilityeast.org.uk/pdf/Living%20with%20Climate%20Change %20Summary.pdf (accessed 18 April 2007). SEERAD (Scottish Executive Environment and Rural Affairs Department) (2006). Review of greenhouse gas lifecycle emissions, air pollution impacts and economics of biomass production and consumption in Scotland. Available at: http://www.scotland.gov.uk/Resource/Doc/149415/0039781.pdf (accessed 8 May 2007). Selman, P. and Powell, J. (2003). Woodland wealth appraisal for the East of England. Available at: http://www.forestry.gov.uk/pdf/woodlandwealthfinalreport03.pdf/$FILE/woodlan dwealthfinalreport03.pdf (accessed 25 Jan 2007). University of Gloucestershire, UK. SEVEn (2004). Biomass technologies & experiences with biomass utilisation (ForBiom project – phase II). Available at: http://www.svn.cz/html/forbiom/docs/Phase2_Summary_Report_Forbiom.pdf (accessed 4 July 2007). SEVEn – The Energy Efficiency Center, Prague. Silsoe College (1985). The acquisition and utilisation of straw as a fuel. ETSU report B 1115. In: Energy from biomass, volume 5: straw, poultry litter and energy crops as energy sources. DTI, London (1999). Simader, G. R. (2004). Case study: 2 MWel biomass gasification plant in Güssing (Austria). Available at: http://www.opetchp. net/download/wp3/g%C3%BCssingaustria.pdf (accessed 13 June 2007). EVA (Austrian Energy Agency), Vienna. Skřtt, T. (2005). From straw to gas. FiB Bioenergy research, 2(7), p. 1-3. Available at: http://www.biopress.dk/PDF/FiB%20nr.%2007-2005%20-%20UK.pdf (accessed 10 June 2007). BioPress, Risskov, Denmark. SRG (Scottish Resources Group) (2005). Fuel supply arrangements for Scottish BioPower (SBP) biomass plant at Tullis Russell, Glenrothes. Available at:

Stránka 67

http://www.scottishresourcesgroup.co.uk/Downloads/ERDC%20Biomass%20Inq uiry%20MSL%20note%20on%20Glenrothes.pdf (accessed 19 June 2007). Stĺhl, K., Waldheim, L., Morris, M., Johnsson, U. and Gĺrdmark, L. (2004). Biomass IGCC at Värnamo, Sweden – past and future. Presented to: GCEP Energy Workshop, Stanford University, California, 27 April 2004. Available at: http://gcep.stanford.edu/pdfs/energy_workshops_04_04/biomass_stahl.pdf (accessed 5 June 2007). Stott, E. (2003). Straw availability in the UK. Available at: http://www.nnfcc.co.uk/nnfcclibrary/cropreport/download.cfm?id=10 (accessed 18 April 2007). BioRegional Development Group, Wallington, Surrey. Suffolk CC (County Council) (2006). Heating the Dedham Vale with biomass – a case study of Nayland Primary School. Available at: http://www.econergy.ltd.uk/downloads/Nayland_School.pdf (accessed 18 June 2007). Suffolk CC, Ipswich. Sun, Y. and Cheng, J. J. (2005). Dilute acid pretreatment of rye straw and bermudagrass for ethanol production. Bioresource technology, 96, p. 1599-1606. SVEBIO (Svenska Bioenergiföreningen) (2004). Bioenergy Focus, No 2. (Fact sheet). Available at: http://svebio.agriprim.com/attachments/33/118.pdf (accessed 28 March 2007). TFA (Tenant Farmers Association) (2006). British Sugar leaves growers high and dry. (WWW document). Available at: http://www.tfa.org.uk/resources/000/011/393/06August16MR26.htm (accessed 9 May 2007). Thomas, S. (2005). The economics of nuclear power: analysis of recent studies. PSIRU (Public Services International Research Unit), University of Greenwich, London. Turley, D. B., Boatman, N. D., Ceddia, G., Barker, D. and Watola, G. (2002). Liquid biofuels – prospects and potential impacts on UK agriculture, the farmed environment, landscape and the rural economy. Available at: http://www.defra.gov.uk/farm/crops/industrial/research/reports/biofuels_prospec ts.pdf (accessed 8 May 2007). Central Science Laboratory, York. UN (United Nations) (2002). Agreement between the European Community and its member states under article 4 of the Kyoto Protocol. Presented to: UNFCC Conference of the Parties, New Delhi, 23 Oct – 1 Nov 2002. Available at: http://unfccc.int/resource/docs/cop8/02.pdf (accessed 29 April 2007). Upham, P. and Shackley, S. (2006). Stakeholder opinion of a proposed 21.5 MWe biomass gasifier in Winkleigh, Devon: implications for bioenergy planning and policy. Journal of environmental policy & planning, 8(1), p. 45-66. Waste Online (2006). Wood recycling information sheet. (WWW document). Available at: http://www.wasteonline.org.uk/resources/informationsheets/wood.htm (accessed 1 May 2007). Watson, H. (2005). U.S. climate change policy overview. Presented to: UNFCCC Seminar of Government Experts, Bonn, Germany, 16-17 May 2005. Available at: http://unfccc.int/files/meetings/seminar/application/pdf/sem_pre_usa.pdf (accessed 24 April 2007). U.S. Department of State, Washington, D.C. Watson, J., Hertin, J., Randall, T. and Gough, C. (2002). Renewable energy and combined heat and power resources in the UK. (Working paper 22). Available at: http://www.tyndall.ac.uk/publications/working_papers/wp22.pdf (accessed 27 April 2007). Tyndall Centre, Norwich. White House (2001). President Bush discusses global climate change. (Transcript). Available at: http://www.whitehouse.gov/news/releases/2001/06/20010611- 2.html (accessed 27 April 2007). Wolf, A., Vidlund, A. and Andersson, E. (2006). Energy-efficient pellet production in the forest industry a study of obstacles and – success factors. Biomass and bioenergy, 30, p. 38-45. Wood Energy Ltd (2006). Rendlesham Primary School, Suffolk – 120 kW Binder wood chip boiler. Available at: http://www.angliawoodfuels.co.uk/_Attachments/Resources/33_S4.pdf (accessed 6 July 2007). Wood Energy Scotland (2006). Supplying woodfuel – pelletising. (WWW document). Available at: http://www.usewoodfuel.co.uk/Pelletising.stm (accessed 6 July

Stránka 68

2007). Forestry Commission Scotland, Edinburgh. WWF (2003). WWF’s critique of the government’s Energy White Paper. (Press release). Available at: http://www.wwf.org.uk/filelibrary/pdf/critique_of_white_paper.pdf (accessed 11 Feb 2007). Zeng, X., Ma, Y. and Ma, L. (2007). Utilization of straw in biomass energy in China. Renewable and sustainable energy reviews, 11, p. 976-987.