Energetická náročnost výroby dřevní pelety, emise a uhlíková stopa z jejich spalování
Dva peletovací lisy ve velkovýrobě dřevních pelet
Dřevní peleta se u nás vyrábí výhradně ze zbytkové suroviny při zpracování dřeva. Na výrobu, distribuci, včetně energie na dávkování jednoho kilogramu pelet do hořáku, je potřeba cca 0,2 kWh energie z fosilních neobnovitelných zdrojů, což je 4,1 % z její výhřevnosti.
Jedním z často slýchaných mýtů o dřevní peletě je tvrzení, že je vyráběna z pilin získávaných drcením celých kmenů stromů, takže na její výrobu je zapotřebí více energie, než z ní lze získat jejím spálením. Skutečnost je ovšem taková, že jak v ČR, tak v celé Evropě jsou dřevní pelety vyráběny výhradně z piliny, která vzniká jako druhotná surovina z dřevozpracujícího průmyslu. Většina peletáren je postavena přímo vedle pil nebo podniků na zpracování dřeva. Využívá tedy pilinu přímo z vlastní výroby, kterou není nutné dovážet z velkých vzdáleností, a už vůbec ne pilinu cíleně „vyráběnou“ pro potřeby peletizace. Mimo jiné také proto je 95 % pelet vyrobených v ČR té nejvyšší certifikované kvality ENplus, neboť její výrobce má přímou kontrolu nad kvalitou vstupní suroviny. A pro udělení certifikátu ENplus je nutné doložit, že byl při výrobě pelet dodržen tzv. „kaskádový princip“. Tedy, že k její výrobě bylo použito pouze suroviny, kterou nešlo již jiným způsobem „zhodnotit“ podle principu: spalování až na posledním místě.
Energetická náročnost výroby
Kvalitní dřevní peleta má výhřevnost 4,85 kWh/kg. Na výrobu jednoho kilogramu pelet je spotřebováno 0,13 [1] až 0,15 kWh [2] „technologické“ elektrické energie, což představuje cca 3 % z její výhřevnosti. Energeticky nejnáročnější částí výroby je sušení surové piliny na požadovanou relativní vlhkost 15 % před jejím lisováním. K tomu je zapotřebí 0,3 až 0,6 kWh energie na kg vyrobené pelety, a to v závislosti na vlhkosti vstupní suroviny, která může být značně rozdílná [1]. Sušárny v peletárnách jsou ovšem vytápěny odpadní dřevní hmotou (pilina, štěpka), takže k sušení je využito obnovitelné energie odpaní biomasy.
Do kalkulace podílu energie z neobnovitelných zdrojů je správné zahrnout i přepravu pelety k zákazníkovi. V případě přepravy 20 tun pelet o celkové výhřevnosti 97 000 kWh na vzdálenost 100 km nákladním automobilem o spotřebě 40 litrů nafty (400 kWh) je podíl dopravy cca 0,02 kWh na kg přepravené pelety.
Spotřeba elektřiny při spalování
Peletové kotle potřebují pro svůj provoz jisté množství elektrické energie na pohon dopravníku pelet a ventilátoru. Tato spotřeba se sleduje a vyhodnocuje při certifikaci nového kotle a výrobci kotlů ji uvádějí v průvodní technické dokumentaci. U kotle o výkonu 10 kW se jedná řádově o celkový příkon 50 W, což při hodinové spotřebě 2,3 kg pelet představuje 0,02 kWh elektrické energie na spálení jednoho kilogramu dřevní pelety.
Stále častěji jsou pelety skladovány v centrálním skladu a ke kotli dopravovány velkým šnekovým dopravníkem, či nafukovány podtlakovým (pneumatickým) dopravníkem. Podtlakový dopravník má při provozu zpravidla příkon na hranici 1700 W a je schopen dopravit řádově 10 kg pelet za minutu, tedy 600 kg za hodinu. „Elektrická“ náročnost tohoto způsobu dopravy je tedy zanedbatelných 0,003 kWh/kg. Šnekové dopravníky mají příkon řádově 5 až 6× vyšší oproti pneumatické dopravě, nicméně i to představuje zanedbatelných 0,02 kWh/kg.
Takže pokud to shrneme, na výrobu, distribuci k zákazníkovi a spálení 1 kg dřevní pelety o výhřevnosti 4,85 kWh/kg je zapotřebí řádově 0,6 kWh energie, ze které jen řádově 0,15 kWh představuje energie získaná z neobnovitelných zdrojů energie. Čímž padá mýtus o energetické náročnosti její výroby.Emise, uhlíková stopa a emisní faktory
A jak je to s ekologickou zátěží při spalování dřevní pelety v moderním peletovém kotli? Množství emisí „vypouštěných“ zdrojem tepla se obecně bilančně stanovuje pomocí emisních faktorů (EF). Ty vyjadřují množství emitované škodliviny vztažené k energii v palivu obsažené. Nejčastěji se využívá EF vyjádřený v kg/GJ (vztaženo k výhřevnosti paliva).
Z ekologického pohledu existují k vyjadřování emisí z lokálního vytápění domácností dva základní přístupy, které mohou za jistých okolností směřovat proti sobě. Primárním cílem změn způsobů vytápění domácností by měl být přínos k dekarbonizaci energetiky postupnou náhradou fosilních paliv obnovitelnými zdroji energie. Z pohledu tzv. „uhlíkové stopy“ by tedy měla hrát biomasa při vytápění domácností prim. Z lokálního pohledu se ovšem řeší snížení emisí škodlivin vypouštěných do ovzduší a zde je na peletové kotle často nahlíženo jako na kotle na pevná paliva, které vypouštějí množství emisí škodlivin, i když to na komínu zrovna nemusí být vidět. Jaká je ale skutečnost?
Pro spalování dřevní biomasy se všeobecně aplikuje pravidlo „uhlíkové neutrality“. Tedy, že při jejím spalování se uvolní stejné množství CO2, které odpovídá množství CO2, které dřevo absorbovalo během svého růstu. V ideálním případě by se tedy v bilančních výpočtech měla jako množství vyprodukovaných emisí CO2 objevit nula. Ovšem jak jsem již popsal výše, při výrobě a distribuci dřevní pelety je spotřebováno jisté množství energie z neobnovitelných zdrojů, tedy i v ideálním případě má spalování pelety svoji uhlíkovou stopu, která se vyjadřuje tzv. CO2 ekvivalentem. Ten se samozřejmě liší u pelet dovážených přes Atlantik z USA a Kanady do velkých spaloven v Dánsku či Velké Británii a u dřevních pelet pro lokální vytápění domácností vyráběných v daném regionu. V odborné literatuře lze nalézt velké množství CO2 ekvivalentů pro dřevní peletu, pro naše podmínky lze ale bezesporu s největší přesností využít CO2 ekvivalent, který pravidelně zveřejňuje Spolkový úřad pro hospodářství a kontrolu provádění (BAFA), který v Německu „dohlíží“ na dotační programy z oblasti ochrany ovzduší a je tedy jakousi obdobou našeho Státního fondu životního prostředí. Podle poslední aktualizace emisních faktorů z listopadu 2021 dle BAFA [3] je pro dřevní peletu využíván CO2 ekvivalent 0,036 tCO2/MWh, což odpovídá hodnotě 10 kg/GJ.
Z pohledu lokálního znečištění ovzduší ostatními škodlivinami jsou jako hlavní problém současnosti uváděny především emise benzo(a)pyrenu B(a)P a jemných prachových částic velikosti PM2,5. Jedná se o znečišťující látky, jejichž hlavním zdrojem jsou dle emisních inventur především lokální spalovací zdroje na pevná paliva. Emisní faktory pro tyto škodliviny emitované z lokálních spalovacích zdrojů zveřejnil v roce 2018 Český hydrometeorologický ústav v materiálu „Metodika inventarizace emisí ze spalování paliv v domácnostech“ [4]. Zde jsou pro peletové kotle uvedeny EF zvlášť pro jmenovitý a zvlášť pro snížený výkon kotle.
| EF pro PM2,5 [g/GJ] | EF pro B(a)P [mg/GJ] | |
|---|---|---|
| Jmenovitý výkon [kW] | 9,4 | 0,2 |
| Snížený výkon [kW] | 15,2 | 1,4 |
Jen pro srovnání, „starý“ prohořívací kotel na dřevo má pro PM2,5 (jmenovitý výkon) EF 90,6 g/GJ a pro B(a)P 92,1 mg/GJ, tedy nesrovnatelně vyšší.
Problém s vysokými emisemi PM2,5 a B(a)P jde na vrub ručně přikládaných kotlů a lokálních topidel.
Je zřejmé, že problém s vysokými emisemi PM2,5 a B(a)P jde na vrub ručně přikládaných kotlů a lokálních topidel. Krby a kamna mají shodné emisní faktory s prohořívacími kotli. Problémem jsou spalovací zdroje tepla s „živelným“ způsobem spalování a s minimální možností regulace provozu. Moderní zplyňovací kotle na dřevo, a především automatické kotle na pelety, emitují tyto látky v koncentracích i o několik řádů nižších, a proto i prostou náhradou starých prohořívacích a odhořívacích kotlů, za nové kotle zplyňovací a peletové, dochází k zásadnímu snížení emisí sledovaných škodlivin.Literatura
- Deutsches pelletinstitut Berlin https://www.depi.de/pelletproduktion#b4v1u
- LYČKA, Z. Dřevní peleta-peleta mýtů zbavená. Krnov: LING Vydavatelství s.r.o., 2011
- Informationsblatt CO2-Faktoren
https://www.bafa.de/SharedDocs/Downloads/DE/Energie/eew_infoblatt_co2_faktoren_2021.html - MODLÍK, M., BUFKA, A., HOPAN, F., HORÁK, J., Metodika inventarizace emisí ze spalování paliv v domácnostech. Praha: ČHMÚ, 2018
V textu jsou velmi správně spočítány dopady na životní prostředí, které s sebou přináší vytápění dřevními peletami. Z domácích i zahraničních zdrojů zde autor dokládá, že se jedná o environmentálně šetrný způsob, jakým zajistit vytápění domů a bytů. Důležitým počinem bylo před 10 lety zavedení certifikačního systému ENplus, který takříkajíc oddělil zrno od plev a donutil výrobce i distributory pelet k nastavení velmi tvrdých jakostních parametrů ve výrobě i dodávkách. Tento systém je nejpřísnějším kontrolním režimem v oblasti všech tuhých paliv, je rozšířen po celém světě, a i díky jemu máme perfektní přehled o statistice a kvalitativních parametrech domácích pelet. Pro zajímavost Česká republika vyrábí plných 95 % všech dřevních pelet pod tímto nejvyšším světovým standardem kvality, v roce 2021 to bylo 505 tisíc tun pelet jakosti ENplus A1.