Biomasa pro energetické účely
Jan Weger
Zakládání porostů “energetických plodin” na zemědělské půdě pro produkci biomasy k energetickému využití je považováno za jeden z hlavních nástrojů na zvýšení podílu domácích obnovitelných zdrojů ze 3 % na 12 % energetické bilance EU do roku 2010. Výmladkové plantáže RRD jsou dnes nejvíce využívaným způsobem záměrné produkce biomasy, který je již v některých zemích ve fázi komerčního využívání (zejm. ve Švédsku, Portugalsku a Rakousku).
Jak v ČR, tak i v zahraničí jsou jejich provozovateli nejčastěji zemědělci (vlastníci zemědělské půdy) a jejich infrastruktura, ale s rostoucí rozlohou porostů se postupně uplatňují také lesnické subjekty, například svými mechanizačními a zpracovatelskými technologiemi. Cílem tohoto příspěvku je shrnout základní výsledky výzkumu i praktické zkušenosti z ČR a ze zahraničí o zakládání, pěstování, sklízení a rušení výmladkových plantáží rychle rostoucích dřevin pěstovaných na zemědělské půdě. Záměrně zde nejsou zmiňovány ekonomické aspekty, neboť budou předmětem samostatného příspěvku v příštích číslech LP.
Produkční systém výmladkových plantáží RRD
Pěstování výmladkových plantáží je z biologického hlediska založeno na schopnosti některých dřevin (v našich klimatických podmínkách např. topolů a vrb) růst v prvních letech po výsadbě velmi rychle (roční výškové přírůstky i 2–3 metry) a současně na jejich obdivuhodné regenerační - výmladné schopnosti po seříznutí nadzemní části (výškové přírůstky v prvním roce po seříznutí dosahují až 5 metrů). Díky této vlastnosti mohou být výmladkové plantáže rychle rostoucích dřevin (RRD) sklízeny několikrát po sobě bez nutnosti nové výsadby ve velmi krátkém obmýtí (tzv. minirotaci) dlouhém obvykle 2-6 let. Další důležitou, i když ne nutnou vlastností většiny taxonů dřevin využívaných pro výmladkové plantáže je snadné vegetativní množení, které se provádí osními řízky, což umožňuje levné a technologicky jednoduché zakládání porostů.
Produkční systém je tvořen 2 typy porostů: vlastními produkčními plantážemi a reprodukčními porosty. Ty první jsou v češtině nejpřesněji označovány jako výmladkové plantáže RRD, případně energetické plantáže nebo energetický les (short rotation coppice, energy plantation, energy forest). Jejich produktem je (dřevní) biomasa nejčastěji ve formě štěpky využitelná hlavně jako palivo (k vytápění, sdružené výrobě tepla a elektřiny), ale i jako průmyslová surovina (výroba tekutých biopaliv, farmak, konstrukčních materiálů). Reprodukční porosty často označované také jako matečnice RRD jsou určeny k zajištění dostatečného množství kvalitního sadebního materiálu (řízků) pro zakládání produkčních porostů. Na zakládání reprodukčních i produkčních porostů RRD pro produkci biomasy je možno čerpat dotaci.
Hlavními přínosy zavádění výmladkových plantáží
- Využití zemědělské půdy a zajištění mimoprodukčních funkcí zemědělství;
- rozvoj zemědělských oblastí (nová pracovní místa, posílení místní ekonomiky);
- snížení znečištění ovzduší náhradou fosilních paliv;
strategické snížení závislosti na dovozu fosilních paliv a zlepšení obchodní bilance státu;
- pozitivní působení na krajinu a životní prostředí člověka (např. zvyšování diverzity krajiny, stabilizace hydrologického režimu).
Sortiment
V současné době se pro zakládání výmladkových plantáží v ČR využívají hlavně tzv. doporučené klony topolů (9) a vrb (21). Jejich seznam je každoročně uváděn v metodických pokynech MŽP a MZe (k nařízení vlády 505/2000 Sb.). Uvedený doporučený sortiment byl vybrán v roce 2000 na základě výsledků hodnocení sortimentu 47 klonů topolů a 92 klonů vrb na celkem 21 maloplošných pokusných plochách po 3–5 letech růstu. Výzkum sortimentu pokračuje a na základě posledních výsledků je možno konstatovat, že vybrané klony doporučeného sortimentu dosahují na příznivých stanovištích výnosů mezi 6–10 t (suš.)/ha/rok v prvním obmýtí a 9–14 t (suš.)/ha/rok v druhém obmýtí. Je také zřejmé, že doporučený sortiment bude revidován a doplňován podle výsledků výzkumu, provozní praxe a zejména v důsledku nových zákonů, které se v současnosti projednávají v parlamentu (zejména nový zákon o odrůdách, sadbě a osivu). Klony RRD dnes doporučované budou muset být zaregistrovány a uznány ÚKZÚZ. Dalším zdrojem sadby může být v budoucnu zahraničí. V zemích EU je registrováno pro výmladkové plantáže nejméně 7 klonů vrb a 3 klony topolů. Jejich legální komerční použití u nás zatím není možné, protože nemají povolení ÚKZÚZ.
Zakládání porostů
Výběr vhodných klonů RRD pro danou lokalitu, případně výběr nejvhodnější lokality pro dostupný sortiment provádí akreditovaný projektant v projektu na založení porostů RRD (povinný pro získání dotace). Z důvodů zvyšování ekologické stability a druhové pestrosti výmladkových plantáží se doporučuje zakládat plantáže s využitím více klonů a druhů RRD. Podmínkou pro získání dotace je vysazení izolačních a v případě rozčleňovacích pásů okolo a případně uvnitř výmladkové plantáže RRD z domácích dřevin. Jejich funkcí je jednak přirozeným způsobem začlenit porosty do okolní krajiny a současně působit jako retardační bariéra proti případnému šíření reprodukčních orgánů nepůvodních druhů nebo jiných nevhodných prvků do okolí. Nejvyšší nadmořská výška pro zakládání produkčních výmladkových plantáží topolů a vrb se zatím u nás odhaduje okolo 650 m n.m.
S přípravou pozemku je nutno začít obvykle rok před výsadbou. V našich podmínkách se jedná zejména o maximální omezení růstu plevelů a optimalizaci fyzikálních vlastností půdy pro zakořenění dřevin (řízků, prýtů, případně sazenic) obvyklými zemědělskými postupy. V trvalých travních porostech je nejefektivnější provést stržení pásu travního porostu oddrňovacím lesním pluhem (tzv. Krombergrem).
Pro výsadbu se nejčastěji používají řízky nařezané z jednoletých prýtů. Optimální délka řízku je 20–30 cm a průměr od 0,5 do 2,5 cm. Řízky je nutné skladovat do výsadby ve vhodných skladovacích prostorách (optimální je teplota 2–4 °C). Těsně před výsadbou je řízky vhodné namočit na jeden den do vody. Obvykle jsou řízky topolů a vrb sázeny od poloviny března do dubna. Výsadbu je možné provádět manuálně i mechanizovaně tak, že řízky musí být skoro celé v zemi - řízek může vyčnívat maximálně 3 cm na povrch.
V současnosti jsou používána dvě schémata výsadby výmladkových plantáží:
- do jednořádků ve sponech (0,3–0,5m) x (1,5–2,5 m - mezi jednořádky);
- do dvouřádků ve sponech (0,5–0,7m) x (0,3–0,8m ) a (1,5–3 m mezi dvojřádky).
Pro matečnice je používán téměř výhradně jednořádkový spon:
- (0,2-0,5m) x (1,5 - 3 m - mezi jednořádky).
Dvojřádky se začaly používat v zahraničí kvůli mechanizaci, protože šetří náklady na údržbu a sklízení. Na zaplevelených lokalitách jsou ale mnohem náročnější na odplevelování uvnitř dvojřádku - pro takové lokality jsou vhodnější jednořádky. Ty jsou vhodnější i pro odběr řízků a proto se používají pro matečnice.
Pěstování porostů po výsadbě
Hlavní činností je omezováním plevelů, s kterým je potřeba začít co nejdříve po výsadbě. V této době je totiž možné odplevelování provádět ještě poměrně efektivně manuálně i mechanizovaně v řádku. Meziřádky se poměrně snadno odplevelují
obvyklou zemědělskou mechanizací - kosením, plečkováním, mulčováním. Obvykle se odplevelování provádí v prvním roce jednou až třikrát. V následujících letech už odplevelování nebývá nutné nebo ekonomické. Prýty z dobře rašících řízků obvykle přerostou plevele až v letních měsících, kdy dosáhnou výšky 50–80 cm. Chemická ochrana proti plevelům bývá používána jen výjimečně, protože topoly a vrby jsou na ni citlivější než běžné plevely.
Zejména u matečnic a menších výmladkových plantáží může okus a vytloukání zvěří způsobit vážnější poškození a snížení výnosu výsadeb, zvláště v oblastech s vysokým stavem srnčí zvěře, příp. zajícovitých. U matečnic se vyplatí celou výsadbu oplotit. Aplikaci repelentů proti okusu je možno doporučit, ale její účinek jsme zatím neověřovali. V těchto oblastech je vhodné volit sortiment RRD tak, aby byla plantáž založena z dřevin, které okusem trpí méně (např. balzámové topoly a jejich kříženci).
Hnojení průmyslovými nebo organickými hnojivy se doporučuje jen v odůvodněných případech na chudých stanovištích - většina našich zemědělských půd je pro dřeviny dostatečně zásobená živinami. Proto je možné aplikaci hnojiva odložit na období po 1.–2. sklizni.
Sklizeň biomasy
Výmladkové plantáže RRD se sklízejí v tzv. velmi krátkém obmýtí, které se v našich podmínkách pohybuje nejčastěji mezi 2–5 roky. Matečnice se sklízejí naproti tomu každý rok, a to i v případě, že není odbyt, protože kvalitní nevětvený prýt dosáhneme právě každoročním seřezáváním. Pro pěstitele výmladkových plantáží je také zajímavá relativní volnost při rozhodování o roku sklizně podle situace na trhu (poptávky). Nejvhodnějším obdobím pro sklizeň RRD na štěpku jsou zimní měsíce (prosinec-březen), kdy je obsah vody v pletivech nejnižší a je možno využít volných pracovních sil a strojů. Je také vhodné sklízet, když je půda zamrzlá a mechanizace nemá problémy s pohybem. V zásadě existují tři technologie sklizně výmladkových plantáží:
Pořezání a snopkování
Může být provedeno částečně nebo zcela mechanizovaně. V případě prvním se provádí pořezání stromů křovinořezem a ruční vyklizení na okraj plantáže. Tento postup je vhodný pouze pro menší plantáže do rozlohy 2–3 ha. Při větších plochách je vhodné použít přídavné zařízení za traktor (například traktorovou pilu) nebo specializovaný sklízecí stroj, který navíc spojuje kmínky do snopků. Kmínky se obvykle ponechávají na okraji plantáže vyschnout na vzduchu (min. 1–2 měsíce) a potom jsou štěpkovány. Štěpka je dostatečně suchá (20–30 %) a vhodná i pro spalování v topeništích s nižším až středním výkonem.
Pořezání a štěpkování
Tento způsob využívá většinou samojízdné, ale i tažené sklízecí stroje schopné okamžité výroby dřevní štěpky přímo na poli. Ta má vyšší vlhkost (okolo 50 %), ale snadněji se s ní manipuluje. Tuto štěpku je nutno spalovat v uzpůsobených kotlech nebo ji dosoušet alespoň na 20–30 %. V našich podmínkách se k tomuto velmi dobře dají využít velkoobjemové seníky s nucenou nebo přirozenou ventilací.
Pořezání, štěpkování a peletování
Tento způsob využívá velmi těžké samojízdné sklízecí stroje BIOTRUCK schopné okamžité výroby pelet ze suchých stébelnin přímo na poli. Ty se snadněji dopravují a manipulují. Pelety jsou vhodné pro spalování ve skoro všech topenišťích od domácích kotlíků a krbů po kotle CZT (kotel centrální výtopny).
Rušení plantáže
Přibližně ve věku 15–25 let, když začne výnos produkční plantáže klesat pod úroveň ekonomické rentability, je vhodné přikročit ke zrušení plantáže. Při poslední sklizni jsou sklizeny částečně i pařízky. Jejich zbytky a část kořenového systému RRD jsou do půdy zapracovány půdní frézou. Zbytky kořenů v půdě slouží jako drenáž a provzdušnění hlubších vrstev ornice. V případě, že je stav půdy po produkční plantáži dobrý nebo lepší (fyzikální vlastnosti, humus), než tomu bylo před jejím založením, je možno plochu na jaře osít cílovou plodinou (obilí, traviny atd.). Pokud je živinová rovnováha půdy snížena, doporučujeme na základě výsledků půdních rozborů půdu dohnojit nebo ji biologicky meliorovat, např. vojtěškou nebo jetelo-travní směsí.
Legislativa a dotace
Pěstování RRD na zemědělské půdě podléhá zákonným předpisům ČR. Jejich interpretaci každoročně specifikovaly resortní pokyny MZe i MŽP k nařízení vlády č. 505/2000 (o podpůrných programech mimoprodukčních funkcí zemědělství, udržování krajiny a méně příznivých oblastí), které byly k dispozici na regionálních zemědělských agenturách. V příštím roce (2004) dojde zřejmě k změně podpory zakládání výmladkových plantáží RRD v souvislosti s zásadní úpravou vládního nařízení 505/2000 Sb., které bude zaměřeno na podporu multifunkčního zemědělství a rozvoj venkova, a to tak, aby bylo možno čerpat podporu ze strukturálních fondů EU.
Praktické zkušenosti se zakládáním plantáží v ČR
Podle našich odhadů je v ČR v současnosti asi 30–40 ha výmladkových plantáží. Existence dotací zvýšila zájem o zakládání výmladkových plantáží RRD. Největší naději na získání dotace a úspěšné založení plantáže pak mají podle našeho názoru projekty na rozloze pozemků od 1–5 ha. Je vhodné, aby pěstitel měl zkušenosti se zemědělským hospodařením, výsadbou řízků (sazenic) a případně i s pěstováním RRD z dřívějších let. Mezi hlavní důvody neúspěchů (vysoké ztráty, nízký výnos) patří vysoké zaplevelení, pozdní výsadba a volba nevhodných klonů, které jsou nejčastěji důsledkem organizačního nezvládnutí některé z fází pěstování výmladkových plantáží. Z hlediska dlouhodobé ekonomické efektivnosti plantáže je také důležité, aby měl majitel plantáže vyřešený odbyt a připravoval efektivní způsob sklizně biomasy.
Je zřejmé, že jak z hlediska pěstitele, tak z hlediska uživatele výsledného produktu - dřevní biomasy - se jedná o novou problematiku, která si vyžaduje seriózní přípravu a plánování, pokud chceme, aby tento produkční systém fungoval a přinášel žádaný efekt. Vzhledem k rozsahu článku nebylo možné popsat všechny aspekty výmladkových plantáží. Další informace je možné získat na našich internetových stránkách nebo v Informačním středisku pro obnovitelné zdroje energie (ISOZE), které funguje ve VÚKOZ Průhonice.
Adresa autora:
Ing. Jan Weger
Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví (VÚKOZ)
odd. fytoenergetiky
Květnové náměstí 391, 252 43 Průhonice
tel: 296 528 327, e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
http://www.vukoz.cz/vuoz/biomass.nsf