Ekonomická efektivnost (dále EE) v obecném smyslu znamená "výnosnost", uţitečnost, návratnost, účelnost, uţitečnost. Kdyţ je něco efektivní, tak to zjednodušeně znamená "výhodné". Normální pojetí znamená "přínos toho, co udělám". Nejde tedy o nějaký
"samozřejmý" uţitek, ale vţdy o poměr mezi vloţenými zdroji - ať uţ penězi, energií, časem či čímkoli jiným - a výsledkem.
V ekonomice ji vyjadřuje vztah mezi vynaloţenými prostředky a dosaţenými výsledky. Ekonomickou efektivnost obecně lze tedy vyjádřit vztahem:
Hodnota vstupu
Efektivnost = ---
Hodnota výstupu
V našem modelu vyjádříme efektivnost poměrem mezi celkovými náklady na výrobu 1GJ tepelné energie [Kč/ha] a energetickým potenciálem za celou dobu produkce [GJ/ha].
Vstup = celkové náklady (veškeré procesy) na získání tepla z 1ha za dobu produkce [Kč/ha]
Výstup = energetická bilance získaná za dobu produkce [GJ/t sušiny]
Ekonomická efektivnost v našem případě bude vyjádřena nákladovou cenou za jeden GJ získané tepelné energie.
Stránka 19 z 46 4. Analýza citlivosti
Tohoto prostředku se vyuţívá proto, abychom zjistili, jak je očekávaný peněţní tok závislý na změně různých faktorů, které na něj působí, a určili rozhodující veličiny pro úspěšnost našeho projektu. Mezi rozhodující faktory, které budeme v naší práci měnit, patří:
změna ceny paliva, výše státní dotace, výnosnost biomasy z 1ha plochy a uvaţovaná vlhkost energetických rostlin při spalování.
Cílem analýzy citlivosti je rozpoznat tyto vlivy a kvantifikovat míru jejich působení na efektivnost projektu.
5. Postup při řešení práce
K vyjádření ekonomické efektivnosti je zapotřebí sestavit model, který bude obsahovat veškeré náklady na získání 1GJ tepla, dále pak všechny příjmy s výrobou a spalováním biomasy související a v neposlední řadě také předpokládaný energetický potenciál jednotlivých druhů energetických rostlin. Tyto 3 parametry jsou stěţejními pro určení ekonomické efektivnosti. Prvním krokem bude sestavení nákladového modelu pro obě naše energetické rostliny, tedy pro Pšenici a pro Topol japonský. Nákladové modely pro jednotlivé rostliny jsou zpracovány v sešitech Excel. Části modelu jsou rozděleny do několika listů s následujícím obsahem:
Vstupy - veškeré vstupní údaje potřebné pro sestavení modelu.
Strojní zařízení - výčet potřebného strojního zařízení včetně výpočtu fixních nákladů.
Proces - výčet pěstebních činností s uvedením hodnot parametrů ovlivňujících náklady jednotlivých operací.
Náklady - navazuje na list Proces a dopočítává hodnoty nákladové náročnosti v detailu spotřeby jednotlivých komodit a pěstebních úkonů.
Bilance - souhrn všech nákladů, výnosů a energetického potenciálu v jednotlivých letech v tabelární formě včetně grafického vyjádření nákladů, výnosů a zisku.
Na tyto dva modely navazuje model citlivostní analýzy hodnot efektivnosti na změny vybraných parametrů., taktéţ zpracovaný v sešitu Excel s barevným rozlišením efektivních a neefektivních variant.
Stránka 20 z 46
6. Struktura modelu určení ekonomické efektivnosti
Pro vyčíslení ekonomické efektivnosti vyuţití jednotlivých druhů energetických rostlin k výrobě tepelné energie sestavíme nákladový model. Celkové náklady na získání 1GJ tepla dostaneme jako součet všech nákladových poloţek dílčích pěstebních činností, činností na nakládání, dopravu a skladování sušiny a nákladů spalování, realizovaných v jednotlivých letech za sledovaný časový interval.
Pro kalkulaci pěstebních nákladů je potřeba v prvé řadě sestavit pěstební model, ve kterém jsou zaznamenány všechny dílčí činnosti a veškeré ostatní faktory, ovlivňující náklady jednotlivých operací spojených s pěstováním kaţdého druhu energetických rostlin. Pro kalkulaci fixních nákladů bylo potřeba zjistit veškeré vyuţívané strojní zařízení, plochu potřebnou ke garáţování a skladování biomasy a vypočítat hodnotu odpisů strojního zařízení a silniční daně. Pro kalkulaci nákladů na spalování jsme vyuţili odborných znalostí pracovníků z bioenergetického centra. Pro náš model jsme zvolili pěstování na výměře 1ha po dobu 10 let, abychom mohli porovnat výsledky obou druhů zvolených rostlin v jednotlivých letech.
Všechny poloţky v modelu jsou v zájmu srovnatelnosti převedeny na zvolenou jednotku plochy. K sestavení modelu pro desetiletý pěstební cyklus bylo potřebné stanovit, ve kterém období se jednotlivé operace budou vykonávat. Tyto informace jsem získal ze společností UZEI a VÚZT a také z agrární komory. Nákladový model jsem si rozdělil na 4 části:
1) pěstební náklady - (poloţky variabilních nákladů), 2) pěstební náklady – (poloţky fixních nákladů), 3) náklady skladování a dopravy sušiny do spalovny, 3) náklady na spalování.
Ad 1): Pěstební náklady – (poloţky variabilních nákladů)
Nafta/Benzin – cena za jednotku pohonné hmoty a spotřeba nafty pro vyuţívané strojní zařízení při obhospodaření plochy 1ha.
Mzdy - hodinová mzda zaměstnance a doba potřebná k provedení příslušné činnosti na ploše 1ha.
Stránka 21 z 46 Ostatní náklady:
o náklady na oleje a maziva, vyjádřené jako 10% z ceny paliva, o náklady na opravu a údrţbu a pomocný materiál, 15% z ceny paliva.
Komodity potřebné k pěstování - hnojiva, voda, osiva, herbicidy, pesticidy – zadané cenou za měrnou jednotku komodity a spotřebovávaným mnoţstvím na jednotku potřebných k provedení jednotlivých činností. Specifikace vhodného strojního zařízení pro vykonání kaţdého úkonu včetně pořizovacích cen byly získány z (VÚZT).
V pěstebním modelu jsou názvy strojů a jejich pořizovací ceny uvedeny u kaţdé činnosti.
Garáţování – náklady na garáţování byly vypočteny z ceny za pronájem 1m2 garáţové plochy vynásobené plochou (v m2) potřebnou k uskladnění všech strojních zařízení včetně místa pro uskladnění biomasy. V našem modelu jsme zvolili velikost skladu takovou, aby zde bylo moţné jak garáţování, tak uskladnění biomasy.
Silniční daň - neuvaţujeme, jelikoţ strojní zařízení, které pouţíváme, jsou dle zákona č.16/1993 Sb., o dani silniční této povinnosti zbavena.
Tyto poloţky tvoří fixní náklady modelu, tj. náklady konstantní, neměnící se na základě rozsahu obhospodařované plochy.
Ad 3) Náklady na dopravu a skladování
Nafta/Benzin – cena za jednotku pohonné hmoty a spotřeba nafty pro vyuţívané strojní zařízení slouţící pro nakládání, efektivní převoz biomasy do skladu a následnou manipulaci s biomasou ve skladu, přepočtena na jednotku plochy 1ha.
Mzdy - hodinová mzda zaměstnance a doba potřebná k provedení příslušných činností, přepočtena na plochu 1ha.
Stránka 22 z 46 skladu takovou, aby zde bylo moţné garáţování včetně uskladnění biomasy.
Sušení – náklady na sušení uvaţujeme pouze u Topolu japonského. Jedná se zde o očekávanou částku, kde vycházíme ze sníţení vlhkosti dřeva o 1% na 1 t aţ do námi uvaţované vlhkosti.
Ad 4) Náklady na spalování:
Náklady na spalování poskytl pracovník z bioenergetického centra Roštín. Jedná se o velmi choulostivé informace, proto jsem obdrţel pouze postup a princip spalování, bez moţnosti nahlédnout podrobněji do dílčích nákladových poloţek jednotlivých činností spalování.
Celkové náklady na 1ha
Kalkulace celkových nákladů navazuje na pěstební nákladový model, který dopočítává hodnoty nákladové náročnosti v detailu spotřeby jednotlivých komodit a pěstebních úkonů se zařazením v dílčích obdobích zvoleného desetiletého cyklu, kalkulací nákladů na dopravu a skladování a dále zahrnuje kaţdoroční náklady na spalování a také fixní náklady.
Podrobný model nákladů je doplněn souhrnným přehledem nákladů pro dílčí období, přehledem výnosů a výpočtem ukazatele efektivnosti pěstování biomasy k energetickému účelu.
6.1 Nákladový model – realizace
Poloţky nákladového modelu jsou uvedeny v samostatném listu souboru Excel pro kaţdý druh energetické rostliny pod záloţkou Náklady. Celkové náklady jsou pak součtem pěstebních nákladů, fixních nákladů a nákladů na spalování, které jsou uvedeny pod záloţkou Bilance-součet. Pro vyčíslení nákladových poloţek se vychází z níţe uvedených vztahů.
Stránka 23 z 46
U jednotlivých pěstebních činností zjistíme všechny faktory, které ovlivňují výsledné pěstební náklady. K těmto faktorům patří především
- doba trvání jednotlivých operací,
- spotřeba paliva na pohon strojního zařízení při konkrétním výkonu.
Pro kaţdý konkrétní pěstební úkon je definována jeho časová náročnost i náročnost na spotřebu paliva (pokud činnost vyţaduje zapojení strojního zařízení). Z těchto údajů se určí mzdové náklady a náklady spotřeby paliva. Pro výpočet nákladů na opravy, pomocný materiál a oleje a maziva (poloţka Ostatní), uvaţujeme 25% z ceny 1l paliva násobenou jeho skutečnou spotřebou na vykonání dané činnosti.
Následují poloţky spotřeby potřebných komodit (osivo, hnojivo, herbicidy, postřiky atd.), které jsou uvedeny u příslušných pěstebních postupů (hnojení, přihnojení, setí). U těchto postupů je uveden druh komodity s udáním její měrné spotřeby na jeden hektar a jednotková cena. Dále pak náklady na dopravu a skladování. Jako poslední je zde uvedena poloţka nákladů spalování. Náklady spalování nejsou kalkulovány, je zde pouţita pro jednotlivá období konstantní hodnota, získaná od pracovníka bioenergetického centra.
Pro vyčíslení celkových fixních nákladů uvaţujeme součet poloţek, které zahrnují rovnoměrný odpis strojního zařízení a náklady na jeho garáţování. Náklady na silniční daň zde neuvaţujeme, jelikoţ strojní zařízení, které pouţíváme, jsou dle zákona č.16/1993 Sb. o dani silniční této povinnosti zbavena.
Nákladový model je dopočítán do hodnoty celkových nákladů. Hodnotu celkových nákladů sleduje model po obdobích a také v kumulovaných hodnotách. V modelu jsou pro informaci uvedeny také hodnoty očekávaného výnosu ze spalování a aktuální hodnoty dotací poskytovaných státem. U pšenice je celkový očekávaný příjem doplněn hodnotou výnosu z prodeje zrna. Tyto hodnoty se pro dílčí období nemění, protoţe jsou odvozeny z průměrných (očekávaných) hodnot výtěţnosti biomasy a prodejní ceny produkce.
Podle dosaţené tepelné výhřevnosti je výkupem stanovena cena sušiny. Tato hodnota je uvedena v záloţce „Vstupy“ u kaţdého modelu. V listu Bilance najdeme i energetickou bilanci, ve které je produkce přepočtena na energetickou výtěţnost v GJ na hektar obhospodařované plochy.
Stránka 24 z 46 6.1.1 Položky nákladového modelu
Model uvádí veškeré činnosti a postupy, které jsou nutné k vyprodukování 1 GJ tepelné energie. Pro lepší přehlednost jsou postupy rozděleny do následujících činností:
příprava porostu,
mulč, který pokryje pozemek. Mulč se postupně rozkládá a tím vytváří novou zeminu. Takto vytvořená vrstva se částečně zapraví do země kypřičem. Kypření přispívá i k celkovému provzdušnění povrchu. Pokračujeme aplikací herbicidu na likvidaci plevelu. Podle výsledku rozboru půdy se na povrch aplikují hnojiva (dolomitický vápenec, amofos, draselná sůl).
Veškerá aplikovaná hnojiva se absorbují do půdy orbou, při níţ se vrchní vrstva překlopí a promísí. Po orbě je povrch velmi nerovný, musí dojít k urovnání pozemku branami a smyky.
Urovnání pozemku po této operaci není ještě ideální pro setí, proto se provádí finální úprava plochy pomocí kombinátoru, který provede během jednoho průjezdu sedm operací, které rozmělní a urovnají půdu. Nyní je plocha připravena na hlavní etapu.
Setí - provádíme univerzálním secím strojem, u topolu pak ruční výsadbou řízků.
V průběhu roku se provádí údrţba porostu. Způsob údrţby se u jednotlivých rostlin liší.
Výhradně se provádí ochrana proti plevelu, která můţe být u některých plodin jak mechanická, tj. posečením, tak chemická. To vede ke zničení porostu plevelu, který by jinak bez našeho zásahu přerostl pěstovanou plodinu, a tím by porost zanikl. Dále je moţné mulčování sesekanou rostlinnou hmotou, která vytvoří příznivé vlhkostní podmínky ve vrchní vrstvě půdy. Tohoto se vyuţívá při údrţbě rychle rostoucích dřevin (RRD), tedy našeho Topolu japonského. Pro rychlý nástup rostlin a jejich vitalitu se provádí přihnojení v různých etapách vývoje rostliny. V případě extrémních teplot se u produkce RRD doporučuje provést zálivku, pouze jsou-li 2–4 týdny bez sráţek těsně po výsadbě. Pokud dojde ke slabším
Stránka 25 z 46
přísuškům, pouţijeme tzv. černý úhor, rotavátorování meziřádků. Toto má vliv na sníţení evapotranspirace (fyzikální proces, kterým se voda z kapalného či tuhého stavu přeměňuje na vodní páru).
Údrţba porostu – zahrnuje ochranu proti škůdcům. Pouţívají se herbicidy, kterými se po postřiku zlikviduje nebo eliminuje mnoţství organismů, které likvidují plodinu, nebo na ni mají negativní vliv.
Sklizeň - provádí se u obou plodin odlišným způsobem.
Topol - obmýtí, které se provádí jednou za 3–4 roky. Spočívá v prořezávce větví a následném shromáţdění hmoty pro štěpkování. Odlišná je pouze konečná sklizeň, při které se veškerý porost pokácí.
Pšenice - pouţijeme sklízecí mlátičku, která oddělí zrno od zbytku rostliny. Mlátička shromáţdí zrno v zásobníku a slámu uloţí do řádků na poli. Následuje zhutnění posekané hmoty svinovacím lisem do balíků. Pro naloţení hmoty na návěs pouţijeme nakladač.
Oddělená zrna od klasů se odvezou z produkční plochy. Totéţ se provede se slisovanou hmotou.
Úprava pozemku po sklizni - po sklizni se provádí podmítka. Je to druh mělké orby po sklizni porostu do hloubky 2–15 cm. U pěstování topolu je po sklizni na povrchu mnoho pařezů, které brání pouţití pozemku v dalším zemědělském vyuţití. K jejich odstranění vyuţijeme pařezovou frézu, která přemění povrch na způsobilý pro další pěstování.
Nakládání a doprava – provádí se u obou plodin odlišným způsobem.
Topol – provádí se nakladačem do připraveného nákladního automobilu, nebo přímo ze štěpkovače, který seštěpkovanou hmotu automaticky sám nakládá na nákladní automobil.
Pšenice – provádí se opět nakladačem, ovšem zde se jedná pouze o nakládání balíků slámy, jakoţto vedlejšího produktu pšenice, určené pro následné spalování. Nakládá se na připravený sběrací návěs. Návěs je následně připojen za traktor.
Štěpka z Topolu i sláma z Pšenice se následně dopravuje do skladu spalovny vzdáleného 10km od místa pěstování.
Skladování – jak pro slámu, tak pro štěpku byl pro skladování zvolen sklad o patřičné velikosti. Sláma se skladuje v jednotlivých balících, štěpka je strojně „nasypávána“ na připravené rošty z důvodů dosoušení na poţadovanou vlhkost. Pro manipulaci ve skladu bylo
Stránka 26 z 46 shodně zvoleno strojní zařízení DESTA (vysokozdviţný vozík).
Spalování – provádí se u obou plodin odlišným způsobem.
Sláma – balíky slámy jdou jeden za druhým po pásovém dopravníku do rozdruţovače, kde jsou stébla dělena na kousky dlouhé 10 aţ 15 cm. Ty jsou dále dopravovány pneumatickou dopravou do zásobníku v kotelně. Ze zásobníku je palivo šnekovými podavači dopraveno k hořákům. Palivo je přivedeno do kotelny, v malém zásobníku (na slámu i dřevní hmoty) je rozděleno na kotle dle jejich momentálních potřeb a šnekovými dopravníky posouváno do předtopenišť kotlů.
Štěpky - pro menší výkony - jsou dávkovány šnekovým dopravníkem pod podsuvný rošt, přes který jsou vytlačovány vzhůru, kde shora odhořívají. Výkon topeniště je regulován mnoţstvím hořících štěpek. Otáčkami šnekového dopravníku tak lze citlivě regulovat výkon topeniště. Prohoření štěpek do podávacího dopravníku brání princip dávkování paliva – hořící štěpky se hrnou před sebou novými štěpkami. V případě poruchy funguje tepelné čidlo, které při překročení nastavené teploty otevře přívod vody a podávací dopravník se zaplaví vodou.
Štěpky – pro větší výkony – zde se pouţívají topeniště se šikmým roštem. Výhodou topeniště se štěpkami odhořívajícími na nakloněné rovině je necitlivost na větší kusy štěpek i na cizí příměsy. Je tedy ideální pro pařezové dříví, dříví znečištěné zeminou a podobně.
6.2 Rychle rostoucí dřevina – Topol japonský
Tzv. "japonský topol" je klon topolu černého a topolu Maximovicze označovaný jako J-104 a J-105. Jedná se o rychle rostoucí dřevinu (RRD). Tato dřevina dosahuje při dodrţení zásad pěstování velmi kvalitních výsledků. Její energetická hodnota je srovnatelná s hnědým uhlím. Teprve pětiletý kmen má průměr okolo 18 cm a dosahuje výšky okolo 11 m.
Stránka 27 z 46
Obrázek 1: Plantáž topolu japonského
Klony spojují pozitivní vlastnosti obou rodičů: rychlý terminální růst v prvních letech a husté větvení v dolní části kmene, které je vhodné pro potlačování plevelů v prvních letech.
Mezi jejich důleţité vlastnosti patří velmi dobré kořenění a ujímavost z řízků v polních podmínkách, kterou si udrţují při vhodném skladování i do letních měsíců.
Výsadba
Výsadba se provádí na jaře, obvykle od poloviny března do dubna, jakmile půdní vlhkost umoţní přístup sazečů nebo sázecích strojů na pozemek. Lze sázet i později, ale to jiţ půda bývá tvrdá, a práce tedy náročnější, navíc je třeba kaţdý řízek zaplavit vodou. Výsadba na podzim se spíše nedoporučuje.
Před samotným sázením je nutné řízky namočit po dobu jednoho aţ dvou dnů do vody.
Sází se zapíchnutím řízku (podle některých pěstitelů nejlépe mírně našikmo) do zeminy, do hloubky min. 2/3 řízku, vrcholový pupen by měl být v úrovni povrchu zeminy, řízek by neměl vyčnívat více neţ 5 cm nad povrch. Jednoduchým sazečem (tlustším drátem, šroubovákem) uděláme dírku do země, řízek zasadíme a půdu kolem opatrně sešlápneme, abychom ji utuţili.
Doporučuje se sázet do přesných řádků a ty označit asi 80 cm vysokým kolíkem.
Stránka 28 z 46
Obrázek 2: Správně zasazený řízek
Přesné určení vzdáleností mezi sazenicemi záleţí na předpokládané sázecí a odplevelovací mechanizaci – obyčejně jsou to 2 m mezi řádky a 0,5 m mezi jednotlivými sazenicemi; sázení do dvojřádků je výhodné pro mechanizaci, ale nevýhodné pro ruční nebo polomechanizované odplevelování uvnitř dvojřádku.
Příprava řízků
Řízky se obvykle připravují z jednoletých prýtů (výhonů, prutů). Před nařezáním řízků je nutné prýty skladovat v chladných a vlhkých prostorách (sněţná jáma, chladicí box, bramborárna). Délka řízku by se měla pohybovat nejlépe v rozmezí 18 – 22 cm, průměr řízku 0,5 – 2,5 cm. Do více zaplevelených nebo sušších lokalit jsou vhodné řízky delší, jsou ale draţší (v zaplevelených plochách můţe řízek po zasazení více vyčnívat, v sušších půdách je výhodou větší mnoţství zásobních ţivin). Také skladování řízků před výsadbou musí splňovat dané podmínky – krátkodobé skladování (1 – 2 měsíce) v teplotě 2 – 4 °C, dlouhodobé skladování (5 – 7 měsíců) v teplotě mírně pod nulou aţ -4 °C. Důleţitá je dostatečná vlhkost, aby nedocházelo k vysoušení mrazem.
Úprava porostu
Největší práce je spojena s útlumem plevelů. Řízky vyraší asi 10 dnů po výsadbě, některé však aţ za měsíc nebo i déle. Do dvou let topoly přerostou konkurenční rostlinstvo (plevele) a utlumí ho.
Mechanické omezování plevelů před výsadbou a po výsadbě (oráním, kosením, plečkováním, rotavátorováním) je klíčovou operací pro úspěšné zaloţení plantáţí. V prvním
Stránka 29 z 46
roce bude podle situace potřeba omezovat plevel, tak aby nekonkuroval výhonům rašících řízků. Obvykle je to asi tak 1–3krát do roka. Pokud však výhony RRD prospívají dobře a dosáhly vyšší výšku neţ plevele, je další odplevelování obvykle neekonomické.
Chemická ochrana proti plevelům se zpravidla neprovádí, aplikace nejpouţívanějšího
„Roundupu“ je sloţitá, protoţe topoly jsou na něj citlivější neţ běţné plevele.
Velmi dobré opatření vyuţitelné u menších plantáţí je mulčování sesekanou rostlinnou hmotou, které vytváří příznivé vlhkostní podmínky ve vrchní vrstvě půdy a dává k dispozici RRD mnoţství pohotových ţivin po procesu humifikace. Aby se dosáhlo optimálního potlačení plevele, je nutné pouţít rostlinnou hmotu z dalších ploch, sesekaná hmota z vlastní plochy nestačí.
Vzhledem k vlhkosti stanoviště připadá zálivka v úvahu jen v případě výskytu extrémního jarního sucha (2–4 týdny bez sráţek těsně po výsadbě). Pokud by nebyla k dispozici zemědělská mechanizace, je moţno vyuţít například kropicích nebo poţárních vozů k zálivce odpovídající dešti cca 5–10 l/m2. Jednou z pasivních metod ochrany proti slabším přísuškům je např. rotavátorování meziřádků (černý úhor) kvůli sníţení evapotranspirace.
Sklizeň
U této plodiny se sklizeň neprovádí kaţdý rok, ale provádíme obmýtí po 3–4 letech.( v našem modelu provedeme obmýtí pravidelně po 3 letech). Výnos hmoty v jednotlivých letech je 9–11 t (sušiny) ha/rok. V posledním roce se provede konečná sklizeň (cca 55t).
Přibliţně ve věku 15–25 let, kdyţ začne výnos produkční plantáţe klesat pod úroveň, je vhodné přikročit ke zrušení plantáţe. Stav půdy po 15–20 letech pěstování RRD
Přibliţně ve věku 15–25 let, kdyţ začne výnos produkční plantáţe klesat pod úroveň, je vhodné přikročit ke zrušení plantáţe. Stav půdy po 15–20 letech pěstování RRD