Biometan jako náhrada zemního plynu pro vytápění v ČR

Rozdíl mezi užitím bioplynu a biometanu

Souběžná výroba elektrické energie a tepla v kogeneračních jednotkách, kde se jako pohonná hmota používá bioplyn, je dnes standardní záležitostí. K výrobě bioplynu se většinou využívá účelově pěstovaná biomasa a biologicky rozložitelné odpady. Tímto způsobem vyrobené množství elektrické energie může být nositelem certifikátu dokládající podíl obnovitelnosti. Proto si ho může některý z odběratelů koupit, a tak ovlivnit příznivě snížit svou uhlíkovou stopu, aneb produkci emisí CO₂. Při tomto způsobu získávání obnovitelné energie bioplyn (zatím nelze hovořit o biometanu, ten vzniká až dodatečnou úpravou bioplynu) neopustí kompetenci jeho výrobce, tu opouští až elektrická energie, u které je přesně definována frekvence a napětí a případně i teplo s definovanou teplotou teplonosné látky.

V případě biometanu vtláčeného do plynovodů opouští tento plyn kompetenci výrobce. Proto musí splňovat přesně specifikované podmínky dané Vyhláškou č. 459/2012, která je účinná již od 1. 1. 2013. Posílení zájmu České republiky na rozvoji technologií, v jejichž důsledku se v původně fosilním zemním plynu objeví složka založená na obnovitelných zdrojích energie, se projevilo 30. listopadu 2018, kdy byla Ministerstvem průmyslu a obchodu vyhlášena IV. výzva programu Nízkouhlíkové technologie, aktivita d) Úprava bioplynu na biometan a jeho vtláčení do sítě nebo jeho plnění v rámci místní infrastruktury OP PIK 2014 až 2020.

K problematice vtláčení biometanu

Společností, která v České republice napojila na plynárenskou síť prvního výrobce biometanu jako obnovitelné varianty zemního plyny, je GasNet s.r.o. Požádal jsem paní Ing. Hanu Šťovíčkovou, která je vedoucí strategie distribučních sítě této společnosti o rozhovor, kterým by doplnila pro čtenáře TZB-info slidy z přednášky na Podzimní plynárenské konferenci v Praze 2019. Dále uvedené informace jsou volným přepisem rozhovoru, který byl Ing. Šťovíčkovou autorizován.

Přednosti vtláčení biometanu

Vtláčení biometanu do rozvodů zemního plynu je progresivní způsob, jak u spotřebitelů plynu zajistit zvýšené využití obnovitelných zdrojů energie, aniž by museli modifikovat svá stávající zařízení. To má zásadní význam na oblast vytápění, ve které plynové a stále víc jen kondenzační kotle tvoří majoritní většinu zdrojů tepla. Předností vtáčení biometanu do plynovodů oproti výrobě elektrické energie je, že vyrobený plyn jako zdroj energie nemusí být spotřebován hned. Respektive se vtlačí do plynovodní sítě, kde nahradí stejné množství zemního plynu, který může být k pozdějšímu využití uskladněn ve stávajících podzemních úložištích s kapacitou několika měsíců naší celostátní spotřeby. I využití ocelových tlakových zásobníků je běžnou záležitostí. Nelze pominout ani zásobní kapacitu plynovodů danou jejich objemem a tlakem plynu. Přitom k uskladnění budoucí energie nebylo nutné ekologicky nepříznivým způsobem vytěžit jediný gram lithia, či jiného prvku potřebného pro výrobu elektrických akumulátorů, a to se zhruba desetinásobně větší objemovou energetickou hustotou oproti elektrickým akumulátorům.

Výroba biometanu probíhá podle zjednodušeného schéma na obr. 1. Je naznačeno, jak současné primární využití pro kogenerační výrobu elektřiny a tepla u výrobce biometanu, tak perspektivní, u spotřebitelů, které nabízí více možností.

Obr. 1

Český potenciál pro vtláčení biometanu

Společnost GasNet obhospodařuje v České republice 11 tisíc km vysokotlakých rozvodů zemního plynu. Současný stav po zmapování existujících bioplynových stanic ukazuje velké možnosti pro vtláčení, viz obr. 2.

Obr. 2 Červené tečky zobrazují teoretický potenciál 266 provozovaných bioplynových stanic v dosahu do 2 km od VTL plynovodů. Dalších 117 stanic je v zóně do 5 km.

Cesta od záměru vtláčení až k prodeji biometanu se otevírá

Společnost GasNet na svou VTL síť plynovodů připojila prvního výrobce biometanu a v brzké době přibydou další. Z pohledu použitých technických zařízení šlo o celkem transparentní proces. Technologie výroby a vtláčení biometanu do VTL plynovodů je v Evropě odzkoušená na desítkách případů. Něco jiného je vnitropodnikový režim. V případě plynu jde o látku, která může být nebezpečná. Proto má společnost GasNet vybudován přesně daný režim řešení změn, řadu pracovních standardů. Do nich bylo nutné zapracovat režim a podmínky vtláčení biometanu. Úspěšné připojení první biometanové stanice v Rapotíně koncem roku 2019 dokumentuje zvládnutí těchto vnitropodnikových procesů. V některých případech bylo nutné se na platné předpisy podívat i nově, tedy nejen že něco povolují, ale i nezakazují a stanovit přesná pravidla.

Bohužel však nejde jen o vnitropodnikové procesy, jak ukazuje Rapotín. Výrobce splnil podmínky pro připojení na VTL plynovod, jím vyráběný biometan získal certifikát obnovitelného zdroje energie od renomované organizace TÜV SÜD, ale zatím (konec roku 2019) nemůže být využit v České republice. Neboť k prodeji musí výrobce biometanu získat licenci od ERÚ. V současné době vtláčí BPS Rapotín do plynárenské soustavy na základě udělení souhlasu ERÚ se zkušebním provozem.

Energetický regulační úřad má k vydání rozhodnutí o vydání licence lhůtu 6 měsíců. Svým způsobem by se nešlo příliš divit, pokud by ERÚ využil maximální dobu, protože jde o první takovou akci v České republice. I ERÚ si musí vytvořit standard, který bude plně v souladu s platnou českou a evropskou legislativou. Neboť na tento standard se budou následně odvolávat další zájemci o vtláčení biometanu do plynovodů.

Potenciál výroby biometanu

Obr. Aktuální stav v rozsahu sítě spravované GasNet

Aktuálně je tedy na VTL plynovod v ČR napojena jedna výrobna biometanu, a to v Rapotíně. Probíhá v ní zkušební provoz, během kterého se odlaďují detaily, které však nejsou z pohledu provozu zásadní. V roce 2019 bylo společností GasNet pozitivně prověřeno přes 40 potenciálních výroben biometanu na základě jejich zájmu. Čtyři výrobny jsou nyní ve stádiu podepsání žádosti o připojení k distribuční soustavě. To jim garantuje, že jimi vyrobený biometan bude možné do příslušného VTL plynovodu bez problémů v plné výrobní kapacitě výroby vtláčet. Smlouvu o připojení, jak již bylo uvedeno, má výrobna v Rapotíně a v roce 2021 se očekává další.

Pravidla řízení trhu se zemním plynem nelze obejít

Z pohledu veřejnosti se může tento proces jevit jako pomalý. Bohužel nejde jen o řešení technických problémů. Zájem o výrobu biometanu a jeho vtláčení do plynovodů je samozřejmě ovlivňován cenou vyrobeného biometanu. Zde se naráží například i na to, že GasNet, podobně jako každá taková společnost zajišťující distribuční síť, má přesně ohraničené možnosti podnikání, tedy i toho, do čeho může investovat. Nemůže investovat do VTL přípojky k výrobně biometanu, protože přípojka je z pohledu legislativy chápána jako tzv. těžební plynovod a ten musí být hrazen výrobcem. Pro příklad, výrobna biometanu se investičně může pohybovat v řádu 30 až 35 mil. Kč, zatímco VTL přípojka v řádu 10 až 15 mil. Kč. Je zřejmé, že pro výrobce jde o velmi vysokou částku v poměru k vyrobenému množství biometanu a ceně ostatních zařízení. Správce VTL sítě by však tento investiční náklad mohl velmi rovnoměrně rozložit na celou svoji síť. Je zřejmé, že cíl snižovat emise CO₂ využitím obnovitelných zdrojů energie, kam biometan patří, si vyžaduje i další opatření.

Podpora využití obnovitelné energie pro výrobu biometanu

Nabízí se srovnání se strukturou ceny elektrické energie. Do ní byl již před řadou let zahrnut příspěvek na podporu využití obnovitelných zdrojů vztažený na jednotku energie. I problematika zemního plynu, respektive posilování jeho obnovitelné složky, by mohla být řešena podobně. Takový přístup by mohl přinést celoplošný ekonomický nástroj k přesnému ladění výše podpory s ohledem na požadovaný efekt náhrady fosilní energie (ve vztahu na univerzální jednotku kWh) obnovitelnou energií na srovnatelné bázi jak u elektřiny, tak i zemního plynu, a to v celém komplexu energetiky ČR.

Od záměru k realizaci

Obr. Projekt v Rapotíně

Potenciální zájemci o výrobu biometanu si kladou otázku, jak dlouho může trvat proces končící zahájením vtláčení. Na obr. je zobrazen příklad prvního úpěšného projektu v Rapotíně. Investor získal smlouvu o připojení v roce 2017. Vlastní připojení a zkušební vtláčení bylo zahájeno v listopadu 2019. Trvalo to tedy necelé dva roky. Na základě současných zkušeností GasNet je možné tuto lhůtu zkrátit. Je reálné, že i proces ERÚ bude po nalezení vhodného režimu časově velmi zkrácen.

Obr. Grafika zobrazující nejdůležitější procesy související s výrobou biometanu z pohledu společnosti GasNet

Vtláčení do středotlakých plynovodů

Někteří zájemci o výrobu biometanu se ptají, proč by nemohli svůj produkt splňující všechny podmínky vtláčet do středotlakých sítí. Že by jim významně poklesly náklady na přípojku k plynovodu. Problém je v tom, že středotlaké sítě mají regionální dosah, někdy i velmi malý. Jsou na ně připojeni koncoví spotřebitelé s velmi nevyrovnaným odběrem plynu. V obdobích bez vytápění se objevují významné odběrové poklesy, někdy až k nule. V takovém případě distributor nemůže garantovat odběr 100 % produkce biometanu a smlouva by musela být uzavřena na tzv. přerušitelné bázi. To znamená, že v okamžiku, kdy okamžitá spotřeba na síti klesne pod kapacitou výrobny, bude vtláčení přerušeno. Je důležité si uvědomit, že tyto sítě nemají žádnou návaznost na skladování plynu.

Závěr

Společenský tlak na dosažení uhlíkově neutrálního energetického hospodářství v Evropě roste. Současná technologická úroveň k tomu nabízí řadu cest. Jednou z nich je výroba biometanu a jeho vtláčení do plynovodů. Nejde však jen o překonání technických problémů, ale i problémů na straně legislativy, na straně pravidel ochrany trhu. Jejich řešení technici ovlivnit nemohou, zde působí demokratické procesy řízení společnosti. V současnosti lze být v tomto směru velkým optimistou.