Intenzívne pestovanie topoľov pre energetické účely

Tento informačný modul poskytuje informácie o vhodnosti pestovania rýchlorastúcich drevín (RRD) na poľnohospodárskej pôde, pričom zohľadňuje ako pôdno-klimatické podmienky, tak aj podmienky vyplývajúce z legislatívy. Keďže ide o pestovanie špecifickej plodiny na poľnohospodárskej pôde, má toto využitie zvláštny režim.

Legislatívny rámec a registrácia

Režim pestovania rýchlorastúcich drevín je určený priamo zákonom č. 220/2004 Z.z. o ochrane a využívaní poľnohospodárskej pôdy a o zmene zákona č. 245/2003 Z.z. o integrovanej prevencii a kontrole znečisťovania životného prostredia a o zmene a doplnení niektorých zákonov. Tento zákon definuje kategórie pôdy, na ktorých je pestovanie rýchlorastúcich drevín možné za špecifických podmienok.

• Pôda je zaradená podľa kódu BPEJ do 5. až 9.
• Pôda je zaradená podľa kódu BPEJ do 3. alebo 4.
• Pôdy, ktoré sú mimo 3. až 5.

Osoba, ktorá navrhuje založenie porastu rýchlorastúcej dreviny na poľnohospodárskej pôde, je povinná podať žiadosť o registráciu do registra plôch rýchlorastúcich drevín, ktorý vedie obvodný pozemkový úrad. Zákon o ochrane poľnohospodárskej pôdy taktiež podporuje uvedený prístup, pričom na plochách, ktoré sú kontaminované, umožňuje pestovať rýchlorastúce dreviny bez ohľadu na skupinu kvality. Informáciu o kontaminovaných územiach je možné získať z realizačných výstupov výskumných úloh VÚPOP.

Vhodné podmienky pre pestovanie rýchlorastúcich drevín

Rýchlorastúce dreviny, predovšetkým topoľ a vŕba, majú v našich agroekologických a ekonomických podmienkach vysoký potenciál.

Pôdno-klimatické nároky

• Najvhodnejšie ekologické podmienky sa nachádzajú v nížinách, pahorkatinových a vrchovinových oblastiach. Chladnejšie klimatické podmienky sú menej vhodné.
• Týmto drevinám vyhovujú skôr vlhšie podmienky reprezentované pseudoglejovými a glejovými typmi a subtypmi pôd.
• Medzi vhodné pôdy môžeme zaradiť typy ako čiernica, smonica a fluvizem s hlbšou hladinou podzemnej vody.
• Suchšie pôdy vyhovujú iba čiastočne a nevhodné sú pôdy s extrémnymi vlastnosťami ako je vysoká skeletovitosť, plytký pôdny profil, veľmi ľahké alebo ťažké pôdne druhy.
• Kontaminované pôdy môžu byť taktiež vhodnou voľbou pre pestovanie rýchlorastúcich drevín z dôvodu, že takéto plochy by mali byť vyradené z pestovania plodín, ktoré sú používané v potravinovom reťazci.

Japonský topoľ: Charakteristika, pestovanie a využitie

Japonský topoľ je kríženec topoľa čierneho a topoľa Maximowicza. V okolitých krajinách ako Rakúsko a Poľsko má pestovanie tejto dreviny dlhoročnú tradíciu. Vďaka Združeniu pestovateľov Japonského topoľa sa táto unikátna drevina dostáva aj na Slovensko, kde sa začiatkom roku 2011 plánovala výsadba prvých 10 hektárov, čo predstavovalo objem cca 90 000 kusov. Japonský topoľ je dvojdomá rastlina samičieho pohlavia.

Výhody a produkcia

• Japonský topoľ sa pestuje najčastejšie na výrobu vlastného lacného palivového dreva a v posledných rokoch aj na výrobu štiepky (biomasy).
• Veľkou výhodou je, že po zrezaní peň znova obrastá. Pri pestovaní na štiepku sa vysádza na 12 až 15 rokov, zatiaľ čo pri pestovaní na drevo vydrží jeden peň až 25 - 30 rokov. Po tejto dobe sa už zhoršuje ekonomika výťažnosti.
• Optimálne prírastky sú zaznamenávané pri priemernej kvalite ornej pôdy v nadmorskej výške 250 až 650 metrov, pri zrážkach 500 mm za rok, čo je prakticky väčšina plochy Slovenskej republiky.
• Ročný prírastok dĺžky je 2,5 - 4 metre podľa klimatických (voda, slnko) a pôdnych podmienok.
• Japonský topoľ znesie zaplavenie po dobu 50 - 60 dní, preto je vhodný aj do záplavových oblastí (mokré lúky), kde nie je možné vysadiť iné poľnohospodárske plodiny. Zber sa realizuje vždy v zime, keď je pôda zamrznutá.
• Jeho využitie presahuje produkciu biomasy; japonské topole je možné vysadiť tiež ako vetrolamy alebo ako protihlukovú stenu medzi rušnými komunikáciami a obytnými zónami.

Ekonomická efektivita

V porovnaní so vstupnou investíciou sa očakáva návratnosť. Za výsadbový materiál je možné získať až 300 - 400 m³ kvalitného dreva každých 5 rokov, prípadne 100 - 150 m³ štiepky každé 3 roky. Vstupná investícia je cca 1000 eur na 1 hektár (8000 kusov odrezkov).

Potenciál biomasy a obnoviteľnej energie na Slovensku

Na Slovensku je v súčasnosti okolo 326-tisíc hektárov nevyužívanej poľnohospodárskej pôdy. Problém tvorby obnoviteľnej energie a nevyhnutnosť hľadať zdroje, ktoré nahradia fosílne palivá, je čoraz aktuálnejší. Popri využívaní lesnej hmoty - dendromasy - je jednou z možností aj pestovanie rýchlorastúcich drevín, ako je vŕba, topoľ či agát, na nevyužívanej poľnohospodárskej pôde. V súčasnosti je podiel biomasy na výrobu tepla na Slovensku iba 0,3 %, zatiaľ čo v zahraničí, napr. vo Švédsku tvorí 23 %, v Dánsku 19 % a v Rakúsku 13 %.

Výskum a vývoj v oblasti rýchlorastúcich drevín

Katedra trvalo udržateľných systémov (KTUR) v období od roku 2005 do 2009 založila tri poľné výskumné bázy (v Seliciach, Kolíňanoch a v Brodskom) na overovanie vhodnosti pôdnoekologických podmienok juhozápadného Slovenska pre pestovanie rôznych odrôd a klonov drevín rodu Salix (vŕba) a Populus (topoľ).

• Prvá báza je zameraná na overovanie produkčného potenciálu piatich švédskych odrôd vŕby - Sven, Inger, Tora, Gudrun a Tordis. Porast je 3 roky po výsadbe a dosahuje výšku do 5 metrov. Predpokladá sa, že na konci tretieho roku vegetácie dosiahne úroda biomasy u jednotlivých odrôd okolo 80 až 100 ton na ha. Zároveň sa overuje rôzna úroveň hnojenia a priestorová organizácia porastu.
• Druhá vzorkovnica slúži na porovnanie produkčného potenciálu najvýkonnejšej švédskej odrody Inger s dvoma maďarskými odrodami - Expressz a Csala.
• Štvrtá vzorkovnica, založená v nedávnom období, má medzinárodný charakter. Jej cieľom je otestovať 43 nových genotypov rýchlorastúcich energetických drevín rodu Salix a Populus v rôznych pôdnoekologických podmienkach Európy. Ich produkčný potenciál sa testuje okrem Kolíňan aj na Švédskej poľnohospodárskej univerzite v Uppsale (Ultuna), v Taliansku (Cavallermaggiore) a v Portugalsku (Bracanca).

Na riešení uvedenej problematiky spolupracujú aj ďalšie medzinárodné inštitúcie, ako sú Lantmännen Agroenergi AB a Výskumný ústav pre rýchlorastúce energetické dreviny v Svalöv vo Švédsku, Ústav rastlinnej výroby Univerzity Sv. Štefana v Gödöllő a Szilvánus díszfaiskola v Kapuvári v Maďarsku. Z domácich inštitúcií spolupracujú Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, Výskumný ústav papiera a celulózy - úsek Slovenský výskumný ústav drevársky v Bratislave, Agrisem Galanta, Biosalix a Dalkia, a.s., Bratislava. Do budúcnosti sa uvažuje o založení ďalších vzorkovníc s agátom bielym a miskantom obrovským.

Zdroje biomasy pre energetiku

Význam zdrojov energie na báze obnoviteľných nosičov - biomasy - nespočíva len v tom, že by zásadne a rýchlo zmenili energetickú bilanciu krajiny. Biomasu možno pružne využiť práve tam, kde treba energiu, pričom jej využitie predstavuje pre spoločnosť len malé alebo celkom zanedbateľné riziko. Naopak, prax je taká, že tieto zdroje pomáhajú vytvárať nové pracovné miesta v regióne a efektívne využívať prírodné zdroje energetických surovín - rozličné formy miestnej biomasy. Potenciálne problémy, ktoré môže biomasa ako obnoviteľný nosič energie spôsobiť životnému prostrediu pri jej pestovaní či využití v sektore energetiky, sú v porovnaní s energiou produkovanou na báze fosílnych, t. j. neobnoviteľných (vyčerpateľných) surovín prijateľnejšie aj z aspektu dlhodobých zámerov spoločnosti. Spoľahlivá identifikácia a inventarizácia reálne dostupnej biomasy na regionálnej úrovni je z týchto dôvodov mimoriadne závažná a dôležitá najmä na vytváranie reálnej energetickej stratégie.

Odpadová a zvyšková biomasa

Odpadová biomasa

Zvyšková biomasa bola v našich podmienkach prvá, prevažne ľahko dostupná a lacná forma energetickej suroviny, príp. biopaliva pre novobudované biokotolne na spaľovanie biomasy (biopaliva). Najčastejším zdrojom (dodávateľom) bývajú piliarske a drevospracujúce prevádzky, ktoré často ponúkajú za prijateľnú cenu ako „odpad“ zvyšky technologicky nevyužiteľného dreva z vlastnej prevádzky - napr. piliny, bočné rezivo a odrezky rozličných rozmerov. Ide o pomerne kvalitnú biomasu, energetickú surovinu s nízkou relatívnou vlhkosťou (20 až 30 %) a malým podielom nečistôt - nežiaducich látkových prímesí. Táto forma biomasy, najmä od veľkých dodávateľov, sa preto začína takmer výhradne využívať na produkciu najmä ušľachtilých biopalív (brikiet a peliet), ale aj vo výrobe drevovláknitých dosiek a pod. V ostatných rokoch rastie záujem o využitie biomasy - biopaliva - vo forme drevných štiepok pri jeho spoluspaľovaní s uhlím (tzv. cofiring), pretože to už dlhodobo potvrdzujú dobré skúsenosti zo zahraničia.

Lesnícka - reziduálna biomasa (dendromasa)

Ďalším veľmi sľubným zdrojom je zvyšková (reziduálna) drevná biomasa z výchovných ťažieb, prípadne biomasa z rúbanísk lesných porastov. Napriek tomu, že jej potenciál je pomerne vysoký (asi 1 milión ton sušiny za rok), zatiaľ sa takmer vôbec nevyužíva, pretože lesné podniky, ktoré vykonávajú ťažbu, neboli schopné túto biomasu odstrániť z lesa ekonomicky rentabilným spôsobom. Ceny „odpadovej“ (zvyškovej) drevnej štiepky narástli u zmluvných dodávateľov v sezóne 2003 až 2004 o 30 až 50 %, dôvodom bol rastúci dopyt elektrárenských a teplárenských spoločností v Maďarsku, no v posledných rokoch aj na Slovensku.

Námietku, že jednorazovým odberom tenčiny (nehrúbia) dochádza k narušeniu kolobehu prvkov v ekosystéme hospodárskeho lesa, vyvracajú výsledky rozličných štúdií, ktorými sa zistilo, že najväčšia časť kolobehu prvkov prebieha v každodenných zvyškoch - opadoch listov, ihličia a drobných vetvičiek. Za bezpečné množstvo, ktoré možno z lesného ekosystému odobrať, sa považuje hodnota 0,2 až 1 t (sušiny) . (ha . Miestne využívaným zdrojom drevnej biomasy sú pobrežné porasty, parkové výsadby a stromoradia či aleje pozdĺž ciest. Vo všetkých prípadoch sú ich majitelia povinní sa o túto biomasu postarať a odpratávanú biomasu bezpečne spracovať. V niektorých prípadoch sa už využíva v miestnych kotolniach.

Poľnohospodárske zvyšky zo žatvy (fytomasa)

Široké uplatnenie má najmä obilná a repková slama. Okrem toho, že je krmivom a stelivom na podstielanie hospodárskych zvierat, substrátom v kompostárenstve, stavebným materiálom a surovinou na výrobu papiera, je aj veľmi dobrým, dostupným a lacným nosičom energie - vstupnou surovinou pre sektor energetiky. Jej využitie v energetike sa u nás začína pomaly uplatňovať, aj keď v porovnaní so škandinávskymi krajinami, napr. Dánskom, so značným meškaním a stále v relatívne malom rozsahu.

V skutočnosti je v slame veľmi málo živín, napríklad dusíka je v slame menej ako 1 %. Okrem toho, po žatve zberovými mláťačkami zostáva na poliach väčší alebo menší koreňový systém a vysoké strnisko, medzi ktorým je drobný prepad (to je očividné najmä pri repkovej slame). V súčasnosti využívané zaoranie slamy s cieľom obohatenia pôdy humusom má význam jedine na ťažkých pôdach, inak len pri súčasnom hnojení hnojovicou alebo iným dusíkatým hnojivom. Baktérie, ktoré rozkladajú slamu, si potrebný dusík berú z pôdnej zásoby. Po ich zániku sa stráca časť dusíka v atmosfére, podobne ako CO2 zo spálenej slamy. Preto primerané využitie slamy ako paliva, výhľadovo asi do 50 % (čo je 2 až 4 t (sušiny) . (ha . rok)-1), nemôže ohroziť úrodnosť pôdy. Naopak, hodnota slamy ako energetickej suroviny - potenciálneho biopaliva - je niekoľkokrát vyššia ako hodnota slamy vo forme hnojiva.

Zámerne pestovaná biomasa - energetické plodiny

Relatívne novým zdrojom biomasy sú porasty tzv. energetických plodín - rastlín. Termínom energetické plodiny alebo rastliny sa označujú taxóny drevín, trvaliek a bylín, teda botanické druhy, kultivary, klony, prírodné a zámerné krížence. Tieto rastliny sa využívajú alebo testujú na zámernú produkciu biomasy vhodnú pre sektor energetiky - výrobu biopalív, príp. spaľovanie alebo spoluspaľovanie. Ich rast, a najmä objemová produkcia t . (ha . rok)-1 pri intenzívnom pestovaní výrazne prevyšuje priemerné hodnoty ostatných plodín v daných pestovateľských podmienkach. Napr. pri rýchlorastúcich drevinách sa za priemerné úrody považujú úrody nad 10 m³ . (ha . rok)-1, čo zodpovedá 4,5 t . (sušiny) . (ha . rok)-1 (lesnícke kritérium podľa IUFRO). Podľa aktuálneho prehľadu sa zatiaľ na tento účel v SR alebo v podobných klimatických podmienkach testovalo viac ako 160 taxónov rastlín. V ostatnom vydaní európskeho prehľadu potenciálnych energetických plodín sa evidovalo celkom 37 plodín, z toho bolo 10 drevín (vrátane kríkov). Niektoré energetické rastliny (dreviny, byliny) sa akceptovali ako vhodné na použitie v poľnohospodárskej praxi. V podmienkach Európy dokážu rastliny z 1 MJ slnečnej energie vytvoriť 1,2 až 1,4 g sušiny fytomasy, rastliny s typom fotosyntézy C4 sú efektívnejšie.

Drevnaté energetické plodiny - rýchlorastúce dreviny (RRD)

Ide o dreviny a kríky, ktoré majú vysokú úrodnosť nadzemnej dendromasy. Ich rast a najmä objemová produkcia t . (ha . rok)-1 v prvých rokoch alebo po opakovanej ťažbe výrazne prevyšujú priemerné hodnoty ostatných drevín. Pri rýchlorastúcich drevinách sa považuje za nadpriemernú taká úrodnosť, ktorá je v rozsahu 8 až 10 t (sušiny) . (ha . rok)-1 a za vynikajúcu taká, ktorá je nad 15 t (sušiny) . (ha . Tento spôsob produkcie biomasy pre sektor energetiky sa začal intenzívne rozvíjať v ostatných dvoch desaťročiach v západnej Európe a experimentálne aj v niektorých oblastiach Severnej Ameriky.

Zatiaľ najprepracovanejšia forma je produkcia biomasy s využitím drevín, ktoré sa v slovenčine najčastejšie označujú ako výmladkové plantáže rýchlorastúcich drevín (RRD). Na rozdiel od dobre známych lesníckych lignikultúr topoľov, ktoré sa ťažia po 15 až 30 rokoch rastu, sa výmladkové plantáže RRD na poľnohospodárskej pôde ťažia vo veľmi krátkom rubnom čase 3 až 6 rokov (tzv. minicyklus), ktorý možno opakovať niekoľkokrát po sebe bez nevyhnutnosti novej výsadby. Ich produktom je dendromasa (drevná biomasa) využiteľná ako energetická surovina v sektore energetiky na výrobu biopaliva a následne energie (tepla, elektriny), ale aj ako priemyselná surovina (výroba kvapalných palív, liečiv, konštrukčných materiálov). Cielene pestovaná a produkovaná technická biomasa sa môže v krátkom čase vďaka unifikovanej kvalite, dobrej plánovateľnosti produkcie a ďalším ekonomicko-sociálnym prínosom stať dôležitým aspektom v trende využívania biomasy aj na Slovensku.

Nedrevnaté energetické plodiny

Ide o pomerne rozsiahlu skupinu rastlín (viac ako 100 druhov sa testovalo v SR a okolitých krajinách), z ktorej sa v našich klimatických podmienkach zatiaľ najlepšie ukazujú: láskavec (Amaranthus sp.), slez (Malva sp.), cirok sladký, energetické obilie (Triticale), repa cukrová, kukurica, pšenica ozimná a niektoré kultivary krmovinárskych travín. Medzi viacročné a vytrvalé patrí ozdobnica čínska (Miscanthus sinensis A.) a topinambur (Helianthus tuberosus).

Pozitívne a obmedzujúce faktory pestovania energetických plodín na Slovensku

Pozitívne faktory

Medzi pozitívne faktory situácie na Slovensku z hľadiska cieleného pestovania energetických rastlín a produkcie technickej biomasy patrí veľká rozloha tzv. marginálnych poľnohospodárskych pôd s nižším produkčným potenciálom (vo vzťahu ku konvenčnej poľnohospodárskej produkcii). Veľká časť poľnohospodárskej pôdy leží v horských a podhorských oblastiach s členitým kopcovitým terénom a drsnými klimatickými podmienkami, kde je v súčasnosti intenzívna poľnohospodárska výroba ekonomicky neefektívna. Táto pôda je potenciálne využiteľná pre energetické plodiny. Ďalej možno na pestovanie energetických rastlín využiť pôdu z tzv. úhorov.

Biomasa, ktorá bola historicky prvým zdrojom primárnej energie, sa dnes vracia do sektora energetiky, a to z hľadiska produkcie tzv. obnoviteľných zdrojov. Energetické využitie biomasy prispieva k rozvoju nových vedných odborov (napr. biotechnológia, bioenergetika, fytoenergetika a pod.), priemyselných odvetví a výrobných zameraní s proexportným potenciálom.

Obmedzujúce faktory

Aj napriek týmto výhodám sa energetické využitie biomasy dosiaľ nerozšírilo tak, akoby bolo žiaduce. Medzi obmedzenia patrí napríklad spoľahlivosť dodávky biomasy, resp. biopaliva k odberateľom v sektore energetiky, riziko úniku škodlivých látok pri niektorých technologických procesoch (TZL - prach, NOx, TOC, pevné a kvapalné emisie), ako aj riziko spojené so zavádzaním a pestovaním nového typu biomasy s 2- až 8-ročným cyklom pre výrobcu (pestovateľa a spracovateľa).

Budúcnosť a strategické ciele

Energetika na báze obnoviteľných nosičov energie sa musí zamerať na dlhodobé aspekty a globálne riešenia. Dlhodobým cieľom pre výskum a vývoj energetického využívania biomasy je v prvom rade zabezpečiť jej konkurencieschopnosť s fosílnymi palivami - bez subvencií a za otvorených podmienok porovnávania úplných výrobných nákladov. Je žiaduce, aby zvyšovanie podielu biomasy na zabezpečovaní ročnej spotreby energie v EÚ bolo v súlade s dlhodobou koncepciou a stratégiou Komisie EÚ v horizonte rokov 2025, resp. 2050. V rozličných štúdiách sa ukázala reálnosť týchto cieľov, ak sa budú aplikovať správne politické opatrenia a rozhodnutia.

tags: #intenzivne #pestovanie #topolov