Stránka 1 z 46
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky a mezioborových inţenýrských studií
Určení podmínek ekonomické efektivnosti vyuţití biomasy jako alternativního zdroje energie
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
2010 Martin Garčar
Stránka 2 z 46
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Studijní program: B2612 – Elektrotechnika a informatika Studijní obor: 1802R022 – Informatika a logistika
Určení podmínek ekonomické efektivnosti využití biomasy jako alternativního zdroje energie
Bakalářská práce
Autor: Martin Garčar
Vedoucí práce: Ing. Hana Čermáková, CSc.
Konzultant: Ing. Šárka Nováková
V Liberci 21.5.2010
Stránka 3 z 46 Originál zadání
Stránka 4 z 46 Prohlášení
Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, ţe na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na vědomí, ţe Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv uţitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.
Uţiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu vyuţití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne poţadovat úhradu nákladů, které vynaloţila na vytvoření díla, aţ do jejich skutečné výše.
Bakalářskou práci jsem vypracoval(a) samostatně s pouţitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím bakalářské práce a konzultantem.
Datum
Podpis
Stránka 5 z 46 Poděkování
Tímto bych rád poděkoval především paní Ing. Haně Čermákové, CSc. za nesmírnou ochotu, pomoc a odborné vedení, které mi po celou dobu poskytovala při zpracování této bakalářské práce. Dále bych rád poděkoval panu Antonínu Dočekalovi za odbornou konzultaci a ochotu seznámit mě v praxi s pěstováním RRD na Frýdlantském výběţku. Dále pak patří poděkování rodičům za morální podporu při dlouhotrvajících zdravotních potíţích a v neposlední řadě mé úţasné přítelkyni Tereze Müllerové za velkou oporu při vypracování práce. Poděkovat bych chtěl také všem, kteří při mně stáli po celou dobu mého studia.
Stránka 6 z 46 Anotace
Určení podmínek ekonomické efektivnosti využití biomasy jako alternativního zdroje energie
Tato bakalářská práce se zabývá podmínkami ekonomické efektivnosti vyuţití tepelné energie pro vybrané druhy biomasy, konkrétně pak pro Topol japonský a Pšenici. Výsledný efekt vyuţití námi zvolených druhů biomasy k výrobě tepelné energie je poměřován nákladovou cenou tepla s výkupní cenou platnou v ČR pro rok 2009 za alternativních podmínek.
Anotation
Determination of the conditions for economic efficiency of using biomass as an alternative energy source
This diplomatic graduation deals with the conditions of economic efficiency for the thermal energy production for the selected sorts of biomass {wheat, japanese poplar tree}.
The economic efficiency is measured by the price of the thermal energy production and it´s price of sale which is valid in the Czech republic in 2009.
Stránka 7 z 46
Obsah
Seznam obrázků... 9
Seznam tabulek ... 10
Seznam příloh... 11
1 Úvod ... 12
2 Biomasa ... 13
2.1 Biomasa a její dělení ... 13
2.2 Pevná biomasa ... 14
2.3 Zdroje biomasy pro energetické účely ... 14
2.4 Kritéria pro výběr energetických plodin ... 15
2.5 Výhřevnost ... 15
2.5.1 Vliv vlhkosti na výhřevnost ... 16
2.5.2 Výhřevnost vybraných druhů pevné biomasy ... 17
2.6 Energetický potenciál vybraných druhů pevné biomasy... 17
3. Ekonomická efektivnost... 18
4. Analýza citlivosti ... 19
5. Postup při řešení práce ... 19
6. Struktura modelu určení ekonomické efektivnosti ... 20
6.1 Nákladový model – realizace ... 22
6.1.1 Položky nákladového modelu ... 24
6.2 Rychle rostoucí dřevina – Topol japonský ... 26
6.3 Pšenice ... 31
6.4 Výpočet nákladů dílčích činností ... 33
6.5 Výpočet fixních nákladů ... 35
6.6 Výpočet nákladů na spalování... 36
Stránka 8 z 46
6.7 Dotace ... 36
6.7.1 Dotace a podmínky pro RRD ... 37
6.7.2 Dotace a podmínky pro Pšenici ... 38
7. Určení kritéria efektivnosti ... 38
7.1. Nákladová cena tepla ... 39
8. Analýza citlivosti ... 39
9. Výsledky řešení ... 41
10. Analýza výsledků ... 43
11. Závěr ... 44
Použitá literatura ... 45
Zdroje informací ... 46
Stránka 9 z 46 Seznam obrázků
Obrázek 1: Plantáž topolu japonského ... 27
Obrázek 2: Správně zasazený řízek ... 28
Obrázek 3: Štěpkování a nakládka na sběrací návěs ... 30
Obrázek 4: Pšenice ... 32
Stránka 10 z 46 Seznam tabulek
Tabulka 1: Hodnoty výhřevnosti pro zvolené druhy energetických rostlin ... 17
Tabulka 2: Výnosy produkce a energetický potenciál ... 18
Tabulka 3: Nákladový model pšenice – analýza citlivosti ... 42
Tabulka 4: Nákladový model topolu japonského - analýza citlivosti ... 42
Stránka 11 z 46 Seznam příloh
Příloha A: soubor Excel - Nákladový model pěstování a spalování pšenice
Příloha B: soubor Excel - Nákladový model pěstování a spalování RRD- Topol japonský Příloha C: soubor Excel – Citlivostní analýza – kalkulace alternativ nákladové ceny tepla Přílohy jsou přiloženy na CD.
Stránka 12 z 46 1 Úvod
Současný trend v energetické politice prosazuje vyrovnaný "energetický mix"
jednotlivých druhů zdrojů. Jejich role je přímo závislá jak na hodnocení z hlediska trvale udrţitelného rozvoje, tak z hlediska ekonomických ukazatelů. Kromě primárních zdrojů (fosilní paliva) to platí i pro tzv. alternativní zdroje (energie vody, spalování biomasy, energie větru, energie slunečního záření, vyuţití tepelných čerpadel), častěji nazývané jako zdroje obnovitelné (OZE). V měřítku existence lidstva a jeho potřeb jde o nevyčerpatelné formy energie Slunce a Země.
Náplní mé bakalářské práce je určení podmínek ekonomické efektivnosti vyuţití biomasy, (která zaujímá 70-75% OZE), jako jednoho z alternativních zdrojů energie a sestavení analýzy citlivosti při změně vstupních faktorů ovlivňujících efektivnost jejího vyuţití. Pro práci jsem si vybral jednu rostlinu - pšenici a jednu rychle rostoucí dřevinu (RRD), a sice topol japonský.
Obě tyto plodiny jsou svými vlastnostmi vhodné pro výrobu tepelné energie spalováním. Biomasa je téměř jakákoli hmota organického původu, ať uţ rostlinného či ţivočišného. V kontextu s energetickými zdroji se většinou jedná o rozsáhlé mnoţství přírodního materiálu pěstovaného záměrně pro tepelné vyuţití, anebo jako přírodní odpadní materiál.
Pro mou práci jsou tedy nezbytné dva ekonomické pojmy a to ekonomická efektivnost a analýza citlivosti.
Ekonomická efektivnost - je vyjádřena poměrem nákladů a energetického efektu. Za tímto účelem jsou sestaveny nákladové modely pěstování a spalování jak pro Pšenici, tak i Topol japonský, které popisují jednotlivé procesy a veškeré náklady s nimi související ve zvoleném desetiletém pěstebním cyklu.
Analýza citlivosti - je metoda, pomocí které zjišťujeme, jak můţe kolísat očekávaný výstup (kritérium efektivnosti) v důsledku kolísání faktorů, na kterých je zaloţen.
Významnou sloţkou při hodnocení ekonomického efektu pěstování biomasy je poskytování dotačních titulů státem, které se ovšem pravidelně mění a je nezbytné hlídat jejich aktuální hodnotu.
V závěru mé práce je provedeno shrnutí, uvedení výhod a nevýhod pěstování a efekt vyuţití biomasy k výrobě tepelné energie při měnících se vstupních podmínkách.
Stránka 13 z 46 2 Biomasa
Jedná se o hmotu organického původu (rostlinného nebo ţivočišného), která je biologicky rozloţitelná a můţe být vyuţita pro spalování či jiný druh přeměny s následným energetickým vyuţitím. Biomasa se tedy člení na fytomasu, coţ je hmota pouze rostlinného původu a biomasu, která v sobě zahrnuje i hmotu ţivočišného původu (např. kejda hospodářských zvířat).
Dnes se opět zájem o biomasu dostává do popředí zájmu, a to z několika důvodů. Jako hlavní důvod lze uvést očekávaný úbytek fosilních paliv v blízké budoucnosti a také poskytování významné podpory státem formou dotačních titulů.
2.1 Biomasa a její dělení
Biomasa jako obnovitelný zdroj energie má 3 základní formy:
pevná biomasa – pro vytápění budov,
plynná biopaliva – produkt bioplynových stanic,
kapalná forma – biopaliva pro dopravu, jako pohonné hmoty.
Biomasu rozlišujeme podle obsahu vody na suchou (dřevo, dřevní odpady, sláma a další odpady), mokrou (tekuté odpady – kejda atd.), speciální (olejniny, škrobové a cukernaté plodiny).
Suchou biomasu lze spalovat přímo, případně po mírném vysušení. Působením vysokých teplot je moţno ze suché biomasy uvolnit hořlavé plynné sloţky – dřevoplyn, který se spaluje obdobně jako jiná plynná paliva. Mokrá biomasa se vyuţívá zejména v bioplynových technologiích. Speciální biomasa slouţí k získání energetických látek – zejména bionafty nebo lihu.
V zásadě existují dva typy základních procesů:
suché procesy (pevná biomasa) - s vlhkostí do 40%, je moţné po eventuálním vysušení spalovat (dřevo, obilní sláma, biomasa jiných energetických rostlin), mokré procesy (kapalná a plynná biomasa) - s vlhkostí nad 40%, vyuţívá se zpravidla k výrobě bioplynu (bioplynové stanice) a biolihu či bionafty (kejda, hnůj, kaly z čističek vod).
Stránka 14 z 46 V našich podmínkách lze vyuţívat biomasu:
odpadní (rostlinné a lesní odpady, organické odpady z průmyslových výrob, odpady ze ţivočišné výroby a komunální organické odpady),
záměrně produkovanou k energetickým účelům, energetické plodiny.
Nejčastěji přicházejí v úvahu přímé spalovací procesy vlastní primární biomasy (např.
spalování dřeva), nebo spalování produktů mokrých nebo suchých procesů (bioplyn, dřevoplyn).
Při spalovacích procesech je důleţitým faktorem vlhkost a výhřevnost biomasy.
Dále se budeme zabývat pouze pevnou biomasou (fytomasou), která je náplní mé práce.
Ze statistických průzkumů Ministerstva průmyslu a obchodu vyplývá, ţe právě pevná biomasa vykazuje zdaleka největší podíl energie z obnovitelných zdrojů v České republice (90 %).
2.2 Pevná biomasa
Pevná biomasa je nejjednodušší, nejznámější a nejméně investičně náročný způsob vyuţívání ze všech tří uvedených forem. Má přitom největší význam pro venkovské regiony i pro účelnou různorodost energetických zdrojů. Vytápění biomasou má rovněţ rozhodující význam i z hlediska energetické bezpečnosti, neboť není výhradně závislé na centrálním dodávání tepelné energie. Největší význam spočívá rovněţ v tom, ţe se spotřebuje v místě svého vzniku – ať uţ jako vedlejší či odpadní produkt (sláma, štěpka, dřevní odpad), tak jako produkt cíleně pěstovaných energetických rostlin. Tento způsob vyuţívání biomasy vyvrací proto i některé obecné námitky odpůrců biomasy, kdy je nejvíce zmiňována náročnost transportu nebo i pěstování energetických rostlin údajně na velkých plochách. To se rozhodně netýká pevné biomasy pro vytápění, ale problémy mohou nastat právě při produkci biomasy za účelem získávání pohonných hmot.
2.3 Zdroje biomasy pro energetické účely 1. Energetické rostliny
Termínem energetické rostliny jsou označovány byliny, které jsou vyuţívány pro záměrnou produkci biomasy k energetickému vyuţití (resp. pevných, kapalných a plynných
Stránka 15 z 46
biopaliv). V posledním evropském přehledu potenciálních „nových energetických plodin“
(Venendaal, Jorgensen, Foster: Biomass and Bioenergy, 2007) bylo celkem evidováno 37 plodin. V seznamu bylin pro energetické účely, které jsou podporovány Ministerstvem zemědělství ČR, jsou uvedeny ty druhy, které jsou potenciálně vhodné pro tepelné vyuţití.
Byly vytipovány na základě víceletých výsledků převáţně z maloplošných porostů (viz. dále
„Kritéria pro výběr energetických rostlin“).
2. Zemědělské produkty a jejich odpad
Sem patří veškeré rostliny pěstované na území ČR, které patří mezi obiloviny. Z tohoto typu produkce lze vyuţít celou rostlinu, nebo po sklizni obilí zrno prodat a slámu vyuţít pro tepelné vyuţití. V případě tohoto postupu mluvíme o odpadní biomase, kdy sláma není cíleně pěstována pro tepelné účely, ale je vedlejším produktem pěstování zrna.
3. Lesní štěpky
Lesní štěpky jsou různorodou surovinou, obsahující komponenty dřevní hmoty, kůry, jehličí a listové zeleně, drobné větvičky a nedřevěné příměsi. Jedná se o surovinu, jejímţ následným zpracováním dochází k výrobě částic různých velikostí. Vyrábí se z klestu, neodvětvených částí stromů, celých stromů, prořezávkového materiálu, tlustších listnatých větví a z nestandardních odřezků kmenového dříví. Štěpky se mohou dodávat v metrech krychlových, prostorovém metru, tunách a akrotunách (tunách přepočítaných na absolutní sušinu).
2.4 Kritéria pro výběr energetických plodin
Je zřejmé, ţe jednou z nejdůleţitějších vlastností energetických plodin je vitální růst a zejména vysoká produkce biomasy, která musí výrazně převyšovat průměrné hodnoty ostatních plodin v daných pěstebních podmínkách. Například pro dřeviny se v našich klimatických podmínkách povaţují za nadprůměrné výnosy přes 10 m3/ha/rok, coţ odpovídá přibliţně 4,5 tun(suš.)/ha/rok (lesnické kritérium dle IUFRO 2007).
2.5 Výhřevnost
Výhřevnost je nejdůleţitější vlastností paliv. Jedná se o teplo, které se uvolní dokonalým spálením jednotkového mnoţství paliva, pakliţe voda vzniklá spalováním zůstává v plynném stavu. Obsah vody v čerstvě sklizené biomase výrazně ovlivňuje moţnosti energetického vyuţití – u dřevin se pohybuje okolo 50% (zimní sklizeň). Výnos surové
Stránka 16 z 46
biomasy se proto přepočítává na sušinu, nebo na výhřevnost resp. mnoţství energie, které je z jednotkového mnoţství moţno získat (kJ/kg, GJ/t).
2.5.1 Vliv vlhkosti na výhřevnost
Výhřevnost dřeva je srovnatelná s hnědým uhlím. U rostlinných paliv však kolísá podle druhu a vlhkosti, na kterou jsou tato paliva citlivá. Při spalování sušiny a štěpky se na jejich vysychání spotřebovává větší mnoţství energie, neţ u jiných paliv. Znamená to, ţe efektivní výhřevnost výrazně závisí na okamţité vlhkosti.
Čerstvě vytěţené dřevo má relativní vlhkost aţ 60 %, dobře proschlé dřevo na vzduchu má relativní vlhkost cca 20 %; pod střechou sníţí svůj obsah vody na 20 % za půl aţ jeden rok. Dřevěné brikety mohou mít relativní vlhkost od 3 do 10 %, podle kvality lisování.
Pro spalování štěpek je optimální vlhkost 30–35 %. Při vlhkosti niţší má hoření explozivní charakter a mnoho energie uniká s kouřovými plyny. Při vyšší vlhkosti se mnoho energie spotřebuje na její vypaření a spalování je nedokonalé. Pro spalování dřeva lze doporučit vlhkost cca 20 %.
Vlhkost dřeva udává mnoţství vody ve dřevě, vyjádřené v procentech. V praxi se rozlišuje tzv. relativní vlhkost a absolutní vlhkost dřeva. Absolutní vlhkost vyjadřuje procentuální podíl vody z hmotnosti absolutně suchého dřeva. Tento parametr můţe nabývat i hodnoty přes 100%. Relativní vlhkost vyjadřuje podíl vody v procentech z celkové hmotnosti vzorku v okamţiku měření. Nemůţe nikdy dosáhnout hodnoty 100%.
1) absolutní vlhkost Wabs - (vztaţená k absolutně suché hmotě).
2) relativní vlhkost Wrel - (vztaţená k původní tj. výchozí hmotnosti).
Ad 1) je ukazatel pouţívaný při fyzikálních a mechanických zkouškách:
Wabs = ((m1- m2). 100) / m2 (%)
m1 …hmotnost vzorku před vysušením m2 …hmotnost vzorku po vysušení
w …vlhkost dřeva, hmotnostní podíl v %
Stránka 17 z 46
Ad 2) je ukazatel pouţívaný při obchodním styku a pro výpočet efektivní výhřevnosti tuhých paliv:
Wrel = ((m1 – m2). 100) / m1 (%)
m1 …hmotnost vzorku před vysušením m2 …hmotnost vzorku po vysušení
w …vlhkost dřeva, hmotnostní podíl v % 2.5.2 Výhřevnost vybraných druhů pevné biomasy
Do tabulky uvedené níţe jsem zvolil energetické rostliny, které uvaţuji ve své práci a vypsal hodnoty jejich výhřevnosti pro různou vlhkost.
Tabulka 1: Hodnoty výhřevnosti pro zvolené druhy energetických rostlin
Topol japonský Pšenice
Obsah vody [%] Výhřevnost[MJ/kg] Obsah vody [%] Výhřevnost[MJ/kg]
10 16,4 10 15,49
20 14,28 15 14,0
30 12,18
2.6 Energetický potenciál vybraných druhů pevné biomasy
K určení energetického potenciálu vycházíme opět z výpočtu na 1ha, jedná se tedy o celkové mnoţství produkce získané z 1ha.
Pro výpočet energetického potenciálu se vychází z předpokládaného mnoţství sklizně [t/ha] a výhřevnosti dané plodiny[GJ/t].
Jako vstupní hodnoty zde uvaţujeme:
1) Výhřevnost.
2) Mnoţství dosaţené produkce – výnosnost 3) Výsledné hodnoty energetického potenciálu
Stránka 18 z 46
Tabulka 2: Výnosy produkce a energetický potenciál
Energetická rostlina Výnosnost [t/ha/rok] Energetický potenciál [GJ/ha/rok]
Topol japonský 10% 10 164
Pšenice (sláma ) 10% 4,5 69,71
U pšenice se zde jedná pouze o výnos ze slámy, jakoţto vedlejší produkce z pěstování pšenice, není zde tedy započítán výnos zrna (cca 8t/ha), který se zpeněţí.
3. Ekonomická efektivnost
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 plochy.
.Výše uvedené poloţky tvoří variabilní náklady modelu, tj. náklady měnící se na základě rozsahu obhospodařované plochy.
Ad 2) Pěstební náklady - ( poloţky fixních nákladů):
Odpisy strojních zařízení – zvolil jsem rovnoměrné odepisování strojních zařízení 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 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.
Skladování - náklady na skladování jsou započteny v poloţce fixních nákladů garáţování, proto je zde jiţ neuvaţujeme. V našem modelu jsme zvolili velikost 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, setí (sadba), údrţba porostu, sklizeň,
úprava pozemku po sklizni, nakládaní a doprava, skladování,
spalování.
Příprava pozemku - zahájíme mulčováním původního porostu, kterým je zpravidla plevel. Mulčováním se plevel oddělí od země a rozseká na několik částí. Tím vznikne tzv.
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 plantáţovým způsobem závisí na několika faktorech, z nichţ hlavní jsou úrodnost půdy, způsob a objem hnojení plantáţe. Navracení stanoviště původnímu pouţití (orané pole, louka, pastvina) je důleţitou otázkou z hlediska ochrany zemědělského půdního fondu a podléhá kontrole MŢP (Ministerstvo ţivotního prostředí).
Úprava po sklizni
Po poslední sklizni jsou speciálními frézami odstraněny pařízky, případně část kořenového systému RRD. Zbytek kořenů je pak vyorán hlubokou orbou nebo rotavátorem.
Zbytky kořenů v půdě slouţí jako drenáţ a provzdušnění hlubších vrstev ornice. V případě, ţe je stav půdy po produkční plantáţi dobrý, nebo lepší (fyzikální vlastnosti, humus) neţ tomu
Stránka 30 z 46
bylo před jejím zaloţením, je moţno plochu na jaře osít cílovou plodinou (obilí, traviny atd.).
Pokud je ţivinová rovnováha půdy narušena, doporučuji na základě výsledků půdních rozborů půdu dohnojit např. vojtěškou nebo jetelo-travní směsí.
Nakládání a doprava
Topol – naloţení štěpky, která vzniká tak, ţe kusové dříví, včetně větví a prořezávky vkládáme do štěpkovače, jenţ následně rozmělní dříví na drobné kousky o velikosti cca 2*3cm, se provádí nakladačem do připraveného nákladního automobilu o námi zvolené nosnosti 10t, kvůli efektivnosti převozu, nebo přímo ze štěpkovače, který sám seštěpkovanou hmotu automaticky nakládá na nákladní automobil. Tato nosnost odpovídá produkci biomasy z 1ha.
Obrázek 3: Štěpkování a nakládka na sběrací návěs
Skladování
Pro skladování byl zvolen sklad o patřičné velikosti. Štěpka je strojně „nasypávána“
na připravené rošty z důvodů dosoušení na poţadovanou vlhkost. O dosušení se u štěpky postará sušička Matena 400, která dokáţe za 1hod vysušit mezi 200-400 kg štěpky na námi poţadovanou vlhkost. Pro manipulaci ve skladu byl zvoleno strojní zařízení DESTA (vysokozdviţný vozík).
Spalování
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
Stránka 31 z 46
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.
6.3 Pšenice
Pšenici lze povaţovat za nejstarší obilninu, která se rozšířila na většinu severní i jiţní polokoule hlavně z oblasti přední Asie, případně severní Afriky. Pšenice setá, podobně jako ostatní druhy, patří do čeledi lipnicovité. Primární kořínky (zárodečné) mají obvykle 2–4 vlastní kořínky, druhotné (sekundární) kořínky jsou svazčité a zakládají se většinou v ornici, i kdyţ jednotlivé kořínky mohou zvláště na úrodných hlubokých půdách dosahovat aţ do hloubky kolem 1 m.
Z hlediska půdních vlastností jsou pro pšenici nejvhodnější typy černozemě, pravé i degradované, hnědozemě, rendziny, s pH neutrálním. Snáší i půdy slabě kyselé i slabě alkalické. Z hlediska půdních druhů jsou nejvhodnější půdy střední - hlinité, jílovito-hlinité aţ hlinito-jílovité, které mají vyrovnaný poměr vody, vzduchu v půdě a mají dobrou půdní strukturu a dobrou biologickou činnost. Nejvhodnější jsou z tohoto hlediska lepší řepařské oblasti, případně i další řepařské oblasti. Velmi dobré podmínky jsou i v kukuřičných oblastech, které jsou sráţkově odpovídající a které netrpí přílišným suchem v době, kdy pšenice má největší nároky na vodu a ţiviny [Moudrý, 1999].
Stránka 32 z 46
Obrázek 4: Pšenice
Setí
Máme-li pozemek přihnojen a urovnán, provedeme výsev secím strojem. Stroj vyseje pšenici v dávce 200 kg/ha. Výsev provedeme v přelomu září – říjen.
Údrţba porostu
Podzimní ošetření provedeme herbicidem „Congar“ v mnoţství 1,5 l/ha. Tato dávka se zředí 300 l vody. Postřik se provede postřikovačem taţeným traktorem. Další operaci uskutečníme v průběhu března, kdy provedeme první přihnojení dusíkatým hnojivem
„LAV – 27“ 200 kg/ha. Jedná se o granulované, průmyslové hnojivo, na jehoţ aplikaci postačí rozmetadlo minerálních hnojiv, traktor a nakladač. Nakladač pouţijeme pro naloţení hnojiva do zásobníku. Zhruba po měsíci dochází k aplikaci dalších látek, které se aplikují v tekutém stavu, a tak nám postačí postřikovač taţený traktorem a cisterna pro dopravu vody.
Aplikujeme méně koncentrovaného herbicidu „Mustang“ 3 l/ha proti plevelu, regenerátor
„Retacel“ 1,5 l/ha, tekuté dusíkaté hnojivo „DAM – 390“ 156 l/ha a 225 l vody. Zhruba po měsíci a půl od posledního přihnojení aplikujeme dusíkaté hnojivo „DAM – 390“ v dávce 104 l/ha, které promísíme se 120 l vody v cisterně. Postřikovačem za traktorem se vytvořený roztok aplikuje. Poslední ochranou porostu je postřik proti plevelu, na který pouţijeme tři litry
„Roundupu“ a 90 l vody. Obě sloţky se promíchají v zásobníku na postřikovači.
Stránka 33 z 46 Sklizeň
Sklizeň probíhá koncem července a začátkem srpna. Vše záleţí na počasí, které nás provázelo v průběhu celého vegetačního období. Sklizeň provedeme sklízecí mlátičkou, která nám oddělí zrno a slámu. Vytříděné zrno odvezeme z pozemku. Sláma se sklidí z pole svinovacím lisem do balíků.
Údrţba po sklizni
Na zbytku rostlinné produkce se provede podmítka. Touto etapou končíme roční činnost na pozemku.
Nakládání a doprava
Provádí se nakladačem, ovšem zde se jedná pouze o nakládání balíků slámy, jakoţto vedlejšího produktu pšenice, určené pro následné spalování o hmotnosti jednoho slisovaného balíku 250kg. Objem takto slisovaného balíku je 2m³. Nakládá se na připravený sběrací návěs o objemu 35m³ , kde jsme zvolili velikost návěsu odpovídající produkci biomasy z 1ha. Návěs je následně připojen za traktor o výkonu 110kW zvoleného s ohledem na velikost sběracího návěsu.
Skladování
Pro skladování slámy byl zvolen sklad o patřičné velikosti. Sláma se skladuje v jednotlivých balících o objemu 2m³ a hmotnosti cca 250kg na sebe (do stohů), z důvodu úspory místa. K manipulaci těchto balíků nám slouţí strojní zařízení DESTA (vysokozdviţný vozík).
Spalování
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.
6.4 Výpočet nákladů dílčích činností
Kaţdé pěstební činnosti odpovídá v nákladovém modelu tabulka, kde jsou uvedeny jednotlivé poloţky, patřící k danému procesu a pěstebnímu cyklu. Poloţky vypočteme obecně
Stránka 34 z 46
součinem tří veličin: celkové spotřeby příslušné komodity, jednotkové ceny komodity a koeficientu aktivace v období. Koeficient je nulový v období, kdy se činnost neprovádí, a je roven jedné v období aktivace příslušného procesu.
C = MS * JC * K [Kč/ha]
C … náklady na 1 ha,
MS … měrná spotřeba komodity [l/ha, kg/ha, h/ha], JC ….jednotková cena komodity [Kč/l, Kč/kg, Kč/hod], K ….koeficient aktivace v období (0 nebo 1).
Tento vztah platí pro výpočet nákladů na naftu, mzdy, které jsou samostatnou poloţkou v tabulce nákladového modelu a také pro výpočet poloţky „Ostatní“( osivo, vodu, hnojivo, herbicidy, pesticidy).
Costatní = MSn * JCn * Kn * 0,25 [Kč/ha]
Costatní … náklady na 1 ha,
MSn … měrná spotřeba nafty [l/ha], JCn ….jednotková cena nafty [Kč/l],
Kn ….koeficient aktivace v období (0 nebo 1),
0,25 … koeficient (25% z ceny paliva na opravy a pom. materiál = norma).
Tento vztah platí pro výpočet poloţky nákladů na opravu a údrţbu, pomocný materiál, včetně olejů a maziv (součást poloţky „ Ostatní“).
Hodnoty všech nákladů se objeví ve zpracovaných modelech v listu „Náklady“
(v poloţce pěstební náklady), v období, ve kterém se daný proces vykonává. Celkové náklady pro jednotlivá období získáme součtem všech nákladových poloţek příslušného období.
Stránka 35 z 46 6.5 Výpočet fixních nákladů
Fixní náklady v našem modelu jsou zahrnuty v listu „Strojní zařízení“ a obsahují náklady na garáţování a rovnoměrné odpisy všech strojů v délce 5 let.
Náklady na garážování jednoho strojního zařízení za 1 rok na 1ha:
G = (m2 * JC) / PS [Kč/ha/stroj.zařízení]
G …náklady na garáţování,
m2 …počet metrů čtverečních potřebných ke garáţování všech strojů [m2], JC …jednotková cena pronájmu [Kč/m2/rok],
PS …počet strojů
Náklady rovnoměrných odpisů jednoho strojního zařízení na 1 ha pro 1.rok:
O1.rok = (VC * sazba pro 1.rok)/100 [Kč/ha]
Odpisová sazba pro 1. rok = 11%
Náklady rovnoměrných odpisů jednoho strojního zařízení na 1 ha pro další roky:
O další roky = (VC * sazba pro další roky)/100 [Kč/ha]
Odpisová sazba pro další roky = 22,25%
Stránka 36 z 46 6.6 Výpočet nákladů na spalování
Náklady na spalování jsou uvedeny v poloţce „Bilance“. Uvaţujeme zde výnos biomasy v tunách z 1ha násobený výhřevností daného druhu biomasy, abychom získali počet GJ tepelné energie získaných z 1ha. Tuto hodnotu pak násobíme nákladovou cenou produkce 1GJ tepla v procesu spalování. Tato hodnota byla převzata od odborných pracovníků bioenergetického centra Roštín .(Viz. kapitola 6,Ad.4).
Cspalování = MP * V * Cc [Kč/ha]
Cspalování …celkové náklady na spalování biomasy z 1 ha, MP …mnoţství produkce z 1ha [t/ha],
V …výhřevnost daného druhu biomasy [GJ/t], Cs …náklady na proces spalování 1GJ tepla [Kč/GJ].
Hodnoty celkových nákladů jsou předvedeny v listu „Bilance“. V souhrnné tabulce jsou uvedeny pěstební náklady, fixní náklady a náklady na spalování, vše převedeno na 1ha.
Souhrnná tabulka obsahuje rovněţ hodnotu výnosů. Tato hodnota je součtem příjmů z prodeje tepla, v případě pšenice je zahrnut taktéţ příjem z prodeje zrna. Výpočet výnosů z prodeje zrna je dán součinem plánované výtěţnosti, výkupní ceny a období. Obdobím v modelu nazývám koeficient pro realizaci výkupu v období (roce pěstebního cyklu), ve kterém se provádí sklizeň. K příjmům řadíme také poskytování dotačních titulů státem. Jejich hodnota se liší podle druhu a typu pěstované biomasy.
6.7 Dotace
Velmi podstatnou součástí pěstování energetických rostlin je poskytování dotací státem. Tato cesta poskytování dotací má za cíl přispět ke zvýšení objemu biomasy vyuţívané k výrobě energie. Některé podmínky k poskytnutí podpory pro pěstování energetických plodin upravují zákony. Podpora se vztahuje na plochu zemědělské půdy oseté energetickými plodinami. Energetickými plodinami se rozumí plodiny primárně určené k výrobě energetických produktů a to pro výrobu biopaliv či jiných obnovitelných pohonných hmot v
Stránka 37 z 46 dopravě nebo elektrické a tepelné energie vyrobené z biomasy.
Podpora a její výše se mění podle druhu a lokality pěstované biomasy. Nedílnou součástí poskytnutí dotačních titulů je pak právě splnění všech podmínek daných státem.
6.7.1 Dotace a podmínky pro RRD
Podmínky nezbytné pro zařazení do programu na podporu založení porostu RRD a získání dotací:
pozemek pro zaloţení porostu musí být zemědělská půda (v kultuře orná) nebo travní porost,
musí být veden v evidenci LPIS (registr půdy) a produkční porost o výměře nejméně 0,5 ha,
vlastnictví k pozemkům se prokazuje výpisem z katastru nemovitostí ,
uţívaní pozemku se prokazuje ověřenou kopií nájemní smlouvy na dobu stanovenou a se souhlasem vlastníka s pěstováním RRD (matečnice 10let, farma nejméně 15let),
na zaloţení porotu RRD musí být vypracován projekt autorizovaným projektantem a musí obsahovat kladné stanovisko příslušného orgánu ochrany přírody (v Libereckém kraji projekt zpracovává ing. J. Skřivánek a jeho atelier, cena 4 000 Kč).
Současná výše dotací na 1ha RRD:
- produkční porost Farma ...76 000 Kč aţ 87 000 Kč (LFA*) - reprodukční porost Matečnice ... 86 000 Kč aţ 98500 Kč (LFA*) LFA* ... "stíţené půdní podmínky"
Dále se pak jedná o dotace poskytované kaţdý rok, tzv. dotaci z plochy (SAPS). Přibliţně se jedná o 3000 Kč/ha ročně.
V našem modelu jsme uvaţovali produkční porost a zvolili jsme středně těţké podmínky pro pěstování.
Stránka 38 z 46 6.7.2 Dotace a podmínky pro Pšenici
Podmínky nezbytné pro zařazení do programu na podporu založení Pšenice a získání dotací:
minimální výměra 1 ha zemědělské půdy v evidenci LPIS,
zapracovat hnojiva nejpozději do 24 hodin po aplikaci,
nespalovat rostlinné zbytky na této půdě,
neměnit kulturu travní porost na kulturu orná půda,
ţádost nejpozději do 15. května, ale raději dříve,
ţadatel musí v ţádosti vykázat všechny plochy bez ohledu na to, jestli na ně ţádá dotaci či ne.
Současná výše dotací na 1ha Pšenice
- Pšenice není pěstována cíleně pro energetické vyuţití. U této rostliny je čerpána pouze dotace za vyuţití zemědělské půdy ve výši 1 132 Kč/ha (viz Pšenice list
„Vstupy“).
Dotace jsou vypláceny podle nařízení Rady ES č 1698/2005 o podpoře pro rozvoj venkova z Evropského zemědělského fondu pro rozvoj venkova (dále jen Nařízení o podpoře venkova), nařízení Rady ES č. 1290/2005, o financování Společné zemědělské politiky, a rozhodnutí Komise č. 2006/144/ES, o strategických směrech Společenství pro rozvoj venkova (programové období 2007-2013).
7. Určení kritéria efektivnosti
Efektivnost můţeme zjednodušeně označit jako vztah mezi vstupy a výstupy organizační činnosti, který souvisí s prostředky a způsoby realizace činností. Rozlišujeme dvě základní sloţky efektivnosti:
Účelnost:
Souvisí se stanovením cílů, vypovídá o tom, zda zvolené cíle odráţí skutečné potřeby, zda stanovené cíle skutečně plní svůj účel a zda je třeba vůbec o daný cíl usilovat.
Stránka 39 z 46 Účinnost:
Je míra, v jaké organizace dosáhla předem stanovených cílů. Řeší otázku, zda je cílů dosaţeno nejlepším moţným způsobem (porovnání vstupů s výstupy).
Kritériem efektivnosti v našem případě budeme uvaţovat nákladovou cenu tepla.
7.1. Nákladová cena tepla
Nákladovou cenu tepla vyjádříme poměrem mezi celkovými náklady na výrobu tepelné energie [Kč/ha] a energetickým potenciálem za celou dobu produkce [GJ/ha].
Celkové náklady = suma pěstebních nákladů, fixních nákladů a nákladů na spalování při výrobě tepla z 1ha obhospodařované plochy za uvaţovanou dobu v [Kč/ha],
Energetický potenciál = tepelná energie získaná z biomasy za uvaţovanou dobu v [GJ/(ha)].
Hodnoty kumulovaných vstupů a výstupů za celou dobu produkce jsou zpracovány v sešitech Excel pod názvy „Pšenice“ a „RRD Japonský topol“ na samostatných listech nazvaných „Bilance“.
8. Analýza citlivosti
V případě, ţe nelze přesně stanovit vstupní parametry pro hodnocení efektivnosti investičních projektů, lze vyuţít analýzu citlivosti, která umoţňuje zjistit, jak je testovaný projekt citlivý na změnu různých faktorů, které na něj mohou působit.
Účelem analýzy citlivosti je zjištění citlivosti zvoleného ekonomického kritéria projektu v závislosti na faktorech, které toto kritérium ovlivňují. Jde o stanovení a vyhodnocení reakce kritéria efektivnosti na změnách určitých veličin (objemu produkce, ceny produkce, ceny vstupních komodit a energií, investičních nákladů, úrokových a daňových sazeb, doby trvání projektu, aj.). V našem modelu budeme uvaţovat 4 faktory, u kterých budeme zkoumat, do jaké míry ovlivní, či neovlivní ekonomickou efektivnost námi zvoleného kritéria efektivnosti, kterým je nákladová cena tepla. Jsou to faktory:
Dotace:
Je nezbytné se pravidelně informovat o výši dotačních titulů, které se velmi často
Stránka 40 z 46
mění, stejně tak, jako se mění i podmínky na jejich poskytnutí. V analýze citlivosti budeme volit extrém, kdy dotace úplně vypustíme.
Nafta:
Cena nafty stoupá či klesá téměř nepřetrţitě, proto ve výchozím modelu počítáme s průměrnou cenou za loňský rok. Zde však budeme brát v potaz cenu 35 Kč, tedy cenu poměrně o dost vyšší, neţ byla průměrná hodnota za rok 2009, která činila 28,5 Kč.
Zajímavostí je, ţe aktuální cena nafty se přibliţuje této maximálně uvaţované hodnotě.
Výnos:
Výnos pšenice na polích, nebo topolu japonského na výmladkových plantáţích, úzce souvisí s mnoha faktory, z nichţ jsou některé ovlivnitelné, jiné ne. Mezi ovlivnitelné patří správná údrţba, jako je hnojení, odplevelování, zavlaţování, apod. Mezi vlivy, které člověk bohuţel ovlivnit nemůţe, patří například období sucha, nebo nadměrných dešťů. V důsledku vyšších koncentrací ozonu činí pak ztráta na zemědělské produkci 20 % i víc, apod.
V našem modelu jsme vycházeli opět ze zjištěné průměrné hodnoty za rok 2009 a v analýze citlivosti zde tento faktor budeme u obou plodin měnit v mezích, v jakých se výnos v ČR za rok 2009 pohyboval.
Vlhkost:
Vlhkost je vlastnost, která významně ovlivňuje výhřevnost při spalování. Pšenice - zde se bude jednat o produkt slámy jakoţto vedlejší produkt určený ke spalování, i kdyţ není pro tento účel primárně pěstován. Sláma prakticky vlhkost měnit nemůţe, její průměrná hodnota je 10%, variantně budeme uvaţovat s 15%, coţ je maximální vlhkost slámy, s jinou vlhkostí zde pro spalování nelze uvaţovat. U topolu ovšem na vlhkosti závisí podstatně více, mokré dřevo po sklizni má vlhkost vysokou (aţ 60%) a pro spalování naprosto nevhodnou, jejím nuceným dosoušením, či ponecháním na otevřeném prostranství však procentuální vlhkost výrazně klesá.
Pro spalování štěpek je optimální vlhkost 30–35 %. Při vlhkosti niţší má hoření explozivní charakter a mnoho energie uniká s kouřovými plyny. Při vyšší vlhkosti se mnoho energie spotřebuje na její vypaření a spalování je nedokonalé. Pro spalování dřeva lze doporučit vlhkost cca 20 %.
V základním modelu jsme uvaţovali vlhkost 10% pro obě plodiny, i kdyţ v praxi je
Stránka 41 z 46
tato vlhkost jiţ velmi nízká. V modelu analýzy citlivosti budeme uvaţovat s vlhkostmi 20%, 30% a 40%.
9. Výsledky řešení
Výsledné údaje analýzy citlivosti jsou zpracovány v listu „Citlivostní analýza - pšenice, topol“ v souborech Excel. V jednotlivých sešitech jsou záloţky: Pšenice, Topol, ve kterém jsou detailně zpracovány tabulky výchozích faktorů analýzy citlivosti a jejich dopad na nákladovou cenu tepla.
Tabulky obsahují vstupní parametry, kterými jsou námi volené faktory analýzy citlivosti, na které navazují kumulované hodnoty vstupů a výstupů a z nich vypočítaná nákladová cena tepla.
Nákladová cena tepla při měnících se vstupních parametrech je zvoleným kritériem posouzení efektivnosti získání tepelné energie z biomasy. Nákladová cena tepla je poměrem vstupu a výstupu, kde vstupem pro nás byly veškeré náklady související s výrobou tepelné energie a výstupem celková energie získaná za celou dobu produkce. Celkové efekt však můţe být ovlivněn vedlejšími příjmy - jedná se o příjmy ze spalování, příjmy z dotací a v neposlední řadě u pšenice také příjmem z prodeje zrna. Tyto příjmy nám více či méně ovlivňují výslednou nákladovou cenu tepla a zlepšují celkovou bilanci. Proto jsou v tabulkách citlivostní analýzy zpracovány taktéţ varianty zjišťující, jakým způsobem jednotlivé příjmy ovlivňují nákladovou cenu tepla. Ve výsledcích jsou barevně rozlišeny efektivní a neefektivní varianty. Jako kritérium pro rozlišení efektivních a neefektivních alternativ slouţí průměrná výkupní cena za 1GJ tepelné energie, platná v ČR za rok 2009 pro jednotlivé energetické rostliny.
V tabulce níţe je jako základ stanovena nákladová cena našeho modelu, kde jsou jako výchozí hodnoty pro Topol i pro Pšenici brány vstupní parametry.
