Zdroje energeticky využitelné dendromasy v lH
Martin Nikl
Spotřeba energií roste a trh s fosilními palivy začíná znepokojovat rychlost čerpání zásob. Alternativou při výrobě elektrické a tepelné energie jsou obnovitelné zdroje energie (OZE) s významným podílem biomasy rostlin a dřevin. Z environmentálního pohledu má dendromasa dokonce četné přednosti před fosilními palivy, a to např. ve vyrovnané bilanci CO2, minimálních emisích a lehké biologické odbouratelnosti. Z pohledu technického má přednosti ve stálé dostupnosti, snadné skladovatelnosti a energetické stabilitě oproti jiným OZE. Využívání energetické lesní biomasy (ELB), která pochází většinou z těžebních zbytků po mýtní těžbě při standardním lesnickém hospodaření, se v ČR i ostatních státech Evropy kromě Skandinávie teprve rozjíždí.
Dostupné zdroje
České lesy jsou v současnosti značně hospodářsky využívány. Základním principem je trvale udržitelné hospodaření a ochrana přírody a životního prostředí. Současným i budoucím cílem lesnických o dborníků je vystihnout „bezpečný“ potenciál energetické lesní biomasy. Její zdroje totiž nejsou neomezené a dynamická rovnováha přírodních ekosystémů pozměněných člověkem nevylučuje riziko negativního vychýlení případným neuváženým zásahem.
Pro člověka, který se z profesního nebo obchodního hlediska zabývá myšlenkou energetického využívání dříví, je důležité si uvědomit, jaké jsou druhy dostupné dendromasy a odkud je lze získávat. Hlavním pramenem je samozřejmě les a dřevozpracující průmysl. Z pohledu lesnického sektoru jsou významné následující druhy biomasy vybrané z vyhlášky č. 482/2005 Sb.:
- zbytková hmota z těžby dřeva, probírek, prořezávek (vzniklá v lese), hmota z údržby zeleně (tratě, vodoteče apod.) a biopaliva z této zbytkové hmoty vyrobené (štěpka, palivové dřevo apod.);
- cíleně pěstované energetické byliny a dřeviny, jejich vedlejší a zbytkové produkty a biopaliva z nich vyrobená s vyloučením obilovin;
- piliny, odřezky a dřevo nevhodné pro materiálové využití, kůra a zbytky z průmyslového zpracování dřeva, dřevotřískové desky a dýhy, použité dřevo a výrobky a obaly ze dřeva;
- zbytková dřevní hmota vznikající při výrobě celulózy a biopaliva z ní vyrobená.
Z lesních mýtních těžeb jsou energetickými zdroji biomasy zbytkové nehroubí, především stromové vršky a větve s průměrem na čepu pod 7 cm. Využití lesní biomasy z výchovných zásahů je sporné kvůli vysoký nákladům při soustřeďování menších roztroušených objemů. Z pohledu vývoje tržní nabídky a poptávky je na místě zamyslet se i nad zaměnitelností sortimentních tříd. Zdá se však značně nejisté, že by se dlouhodobě vyplatilo na energetické účely používat jinak kvalitně využitelné sortimenty.
Ústav pro hospodářskou úpravu lesů v Brandýse nad Labem vytvořil základní metodiku pro hodnocení lesních energetických zdrojů. Z úvodního posouzení vyplývá, že pro sběr energetické štěpky je v České republice vhodných přibližně 60 až 70 % pozemků určených k plnění funkcí lesa. Kritéria výběru je třeba je brát jako náhled do složitější struktury rizik a omezení. Ta budou ověřována ústavem v časovém horizontu příštích let.
Kritéria pro výběr lesních pozemků k využití lesní biomasy
Lesní pozemky by měly být vybírány s ohledem na vhodné přírodní podmínky. Odebrání těžebních zbytků by nemělo poškodit fungování ekosystému, ale naopak by mělo přinést pozitivní efekty. Princip trvale udržitelného hospodaření v lesích se uplatňuje jako jeden ze strategických cílů obnovení a udržení stabilních lesních ekosystémů, kde je zpracování klestu po těžbě nezbytným předpokladem obnovy porostu.
Sběr lesní biomasy by měl být chápán jako přídavný efekt k těžbě hroubí. Proto by měl být zajišťován lesy, kde se běžně lesnicky hospodaří. Případné negativní zatížení lesních ekosystémů musí být následně kompenzováno odbornou péčí. Využití těžebních zbytků by se mělo soustředit převážně na hospodářské lesy (podle zákona o lesích č. 289/95 Sb.). Za určitých podmínek je možné využít i některých lesů zvláštního určení, které také produkují dříví, ale při zabezpečení jejich prioritní funkce, například některé lesy vojenské, lázeňské, vodohospodářské.
K hodnocení vhodnosti lesních pozemků lze využít typologický systém ÚHÚL (1971, se změnami 1983, 2003), který komplexně definuje stanovištní podmínky. Jako kriteria zde figurují: vegetační stupňovitost, dřevinná skladba, edafická náročnost společenstev, půdy, živiny v půdě, vodní režim, teplotní poměry apod.
Příhodně se jeví lesní porosty na souborech lesních typů, které nejsou životně závislé na ponechání vyprodukované hmoty. Vhodné SLT zahrnují pouze určité edafické kategorie v určitých lesních vegetačních stupních. Všeobecně lze při dodržení kvalitního hospodaření využívat porosty na edafických řadách živných a kyselých, ve kterých se nachází převážná většina hospodářských lesů. Hlavně porosty na terénech únosných a bez větších terénních překážek, se sklonem 0 až 40% se jeví jako vhodné pro sběr biomasy kvůli dostupnosti pro technologie a propojení s těžbami. Výběr můžeme dále zúžit porovnáním SLT s cílovými hospodářskými soubory (podle cílového hospodaření, viz vyhláška č. 83 / 1996 Sb.).
Nevhodná jsou stanoviště zásadně ovlivněná vodním režimem, extrémní vysýchavá skeletová stanoviště, kde je biomasu vhodné ponechat k zmírnění vysýchání, stanoviště závislá na obohacování humusem a rozkladem biomasy, stanoviště exponovaná svahová, vysýchavá a kamenitá.
Z hlediska lesních vegetačních stupňů jsou obecně příhodnější podmínky v nižších a středních polohách. Ve vyšších polohách hrozí například riziko okyselování půd. Podmínky pro těžbu lesních zbytků nesplňují ani chráněná území, kde zájem ochrany přírody využití nedovoluje.
Hmotnostní a energetické vlastnosti dříví
Trh s lesními biopalivy u nás existuje, není však zdaleka ustálený. To se projevuje například absencí všeobecných obchodních standardů. Český lesník, zvyklý na „kubíky“, si musí osvojit nové energetické jednotky, které se používají v oficiálních statistikách a odborných studiích. Energetické společnosti běžně stanovují cenu za množství kupované energie, např. v Kč/GJ.
Různé dřeviny mají dle charakteru dřeva různou náchylnost k absorpci vody a jiný režim vysychání. V praxi se dříví objevuje orientačně ve třech stavech: čerstvé dříví po těžbě s 50 až 60 % vlhkosti, dříví skladované za přístupu vzduchu s 20 až 30 % vlhkosti a dříví dlouhodobě vyschlé s 15 a méně % vlhkosti. Výhřevnost biomasy je závislá na obsahu vody a těkavých látek.
Roční objemy disponibilní energetické lesní biomasy z výhledových těžeb
Zásadní objem zbytkové biomasy pochází z mýtních těžeb starých vyspělých porostů (80 až 85 %), s těžištěm v jehličnatých porostech starších 80 let. Objem biomasy z předmýtních těžeb v mladých a středních porostech je výrazně nižší (20 až 15 %). Tento poměr je zachován i při rozdělení na ELB jehličnatou a listnatou.
Je zřejmé, že nelze využít celý objem těžebních zbytků. Prakticky lze využít přibližně 80 % z celkového objemu těžebních zbytků kvůli nepříznivým technologickým podmínkám a roztroušenosti biomasy. Ve státech EU se průměrná úspěšnost v přístupných lokalitách pohybuje okolo 60 až 80 %. A to i při využití lesní mechanizace, která je až o 30 % účinnější než manuální síla, na lokalitě zůstává 20 % až 30 % těžebních zbytků (Lundborg 1998, Eriksson 1993).
Celkový objem roční těžby v roce 2005 byl 15,5 milionu m3 hmoty hroubí. Objem využitelné energetické lesní biomasy se vůči tomuto množství pohybuje ročně okolo 1,5 milionu m3. Hlavní část tohoto objemu zužitkovatelných těžebních zbytků vyplývá z mýtních těžeb. V porostech zůstává přibližně 20 až 25 % biomasy v podobě pařezů, kořenů, asimilačního aparátu a nevyužitelné hmoty těžebních zbytků. Roční využitelná ELB odpovídá asi 2 200 GWh elektrické energie a 175 tisícům tun ekvivalentní ropy. Z těchto čísel vyplývá, že lesní energetická biomasa nemůže radikálně zasáhnout do „velké“ energetiky, ale může se rovnocenně zařadit mezi ostatní OZE. Množství vyrobitelné elektrické energie z ročně disponibilní ELB je srovnatelné s produkcí elektřiny vodních elektráren a řádově převyšuje výrobu větrných elektráren a provozů na bioplyn.
Reálně dostupný potenciál dřevní hmoty využitelné pro energetické účely nespočívá pouze v těžebních zbytcích. Z pilařské výroby vznikají až 3 miliony m3 odpadního dříví ve formě pilin a štěpky, které jsou již v současné době využívány k vytápění přilehlých provozů nebo k prodeji. V případě společného využití těžebních zbytků, kůry a pilařských odpadů by bylo možné ročně na energetické účely použít asi 2 až 3 miliony m3 lesní dendromasy.
Ale i hroubí a klasické pilařské sortimenty jsou zboží, jehož účel si vybírá odběratel podle svých potřeb. Reálná je situace, kdy by se mohly volněji obchodovat sortimenty zařazené do 6. třídy (palivo) a část objemu 5. třídy (vláknina) a 4. třídy (důlní dříví, dolovina), podle vývoje tržních podmínek mezi výrobci nábytku, energií, celulózy a dalších produktů. Objem potenciálně dostupných zaměnitelných sortimentů hroubí se v ČR může pohybovat v rozmezí 0,9 až 1,5 milionu m3.
V rámci bilance biomasy, která zahrnuje toky biomasy využívané při těžbě a vracející se do oběhu při ponechání v porostech, je důležitým faktorem tok uhlíku, jeho množství deponované v biomase a množství vázaného atmosférického CO2. Průměrné množství biomasy z těžebních zbytků v porostech je přibližně 9 m3/ha. Pokud by bylo z porostů využito průměrně 7 m3/ha zbytků, na plochách by zůstaly 2 m3/ha. Průměrné množství uloženého uhlíku je 2,5 t/ha, ale v mýtních porostech to může být až 5,8 t/ha. Z porostů by odcházelo průměrně 0,3 až 4,7 t C/ha a zůstávalo přibližně 0,5 t/ha.
Dosavadní zkušenosti potvrdily energetickou využitelnost těžebních zbytků z vhodných lesních pozemků při udržení principu trvalé udržitelnosti. I nadále je však nutné intenzivně se této problematice věnovat, aby společnost mohla z těchto zdrojů těžit bez následného negativního dopadu na životní prostředí.
Adresa autora:
Ing. Martin Nikl
Ústav pro hospodářskou úpravu lesů
Brandýs nad Labem
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.