Sava enerģija: Enerģētiskās biomasas audzēšana — vai perspektīva?

Tēma par biomasas izmantošanu enerģijas iegūšanai, lai kaut nedaudz fosilos enerģijas avotus aizstātu ar pašatjaunojošos resursu, nav jauna. Un daudzviet pasaulē tā nav tikai tēma sarunām, bet gan reāls, ienesīgs bizness. Skandināvijā un arī Lietuvā enerģētisko augu audzēšana ritot uz urrā, Latvijā šī nozare nav tā īsti sakārtojusies, lai gan atzīta par vienu no potenciāli piemērotākajiem risinājumiem Latvijas apstākļiem. Arī žurnālā "Agro Tops" jau pirms vairākiem gadiem šī tēma ir aplūkota.

Nacionālais enerģētikas un klimata plāns 2021.–2030. gadam paredzējis no atjaunojamiem energoresursiem iegūtas enerģijas īpatsvaru 2030. gadā palielināt līdz 50%, tostarp diversificējot atjaunojamās enerģijas ieguves avotus, piemēram, palielinot vēja, zemes, saules enerģijas izmantošanu. To pašu paredzējusi arī Eiropas Baltā grāmata, kas cita starpā uzsvērusi, ka lauvas tiesai jānākot tieši no biomasas.

Fizikālās enerģētikas institūts jau 2006. gadā sācis apjomīgu pētījumu par Latvijā iegūstamās biomasas apjomiem un tās izmantošanas iespējām enerģētikas vajadzībām. Pētnieki secinājuši, ka 

augkopības un mežsaimniecības blakusproduktu izmantošana siltumenerģijas ražošanai var dot ievērojamu efektu enerģētikai, it īpaši lokālajos reģionos, kas ir šo atjaunojamo energoresursu koncentrācijas vietas.

Ātraudzīgie koki enerģētiskās koksnes ieguvei

Lai nodrošinātu koksnes izmantošanas ilgtspējību, tās ieguvei nevajadzētu pārsniegt koksnes resursu atjaunošanās iespējas. Tādēļ līdzās koksnes izmantošanai mežaudzēs tiek meklēti citi biomasas ieguves veidi. Viens no perspektīviem virzieniem ir enerģētisko plantāciju ierīkošana neapsaimniekotajās un mazvērtīgajās zemes platībās. Latvijas apstākļos enerģētiskās koksnes iegūšanai vispiemērotākās un visbiežāk izmantotās ir dažādas ātraudzīgo kārklu sugas un to hibrīdi, kas selekcionēti tieši šim nolūkam.

Nozares speciālisti norāda – ja kārklus audzē enerģētikas vajadzībām, jāatlasa tādi augi, kas aug ātri un ir trausli, lai tos ir viegli šķeldot. Selekcionēto kārklu plantācija aug vidēji 21–25 gadus, tad kārklu celmi jāizplēš vai jāsafrēzē un plantācija jāierīko no jauna, vai arī šo zemi turpmāk var izmantot lauksaimniecības kultūraugu audzēšanai. Kārkli augšanas laikā izdzen atvases, ko var novākt un sašķeldot kurināmajam ik pēc diviem trim gadiem. Tomēr, ja grib nodarboties ar šķeldas ražošanas biznesu, speciālisti uzskata, ka vajag vismaz kādus 100 ha kārklu. Dagnija Lazdiņa, LVMI Silava vadošā pētniece: "Ja šos kokus mērķtiecīgi audzētu tieši biomasas ieguvei, tā faktiski būtu intensīvās lauksaimniecības nozare, pret kuru būtu jāizturas tāpat kā pret jebkuru citu. Plantāciju ierīkošana prasa pietiekami lielas investīcijas, jo, piemēram, kārklu novākšanai vajadzīga specifiska tehnika. Tāda investīcija labākajā gadījumā varētu atmaksāties pēc gadiem pieciem vai pat septiņiem astoņiem – tas ir, pēc nākamās aprites."

Kārklu stādījumi.

Foto: No" Silava" Meža atjaunošanas un ieaudzēšanas pētniecības grupas arhīva / Latvijas Mediji

Kārklu koksni enerģijas ražošanā var izmantot trejādi: sadedzinot to kurtuvēs, izmantojot ūdens vai tvaika katlus; gazificējot, lai izmantotu gāzģeneratoros; pirolizējot, lai no kārklu koksnes iegūtu gāzveida, šķidros vai cietos kokogļu produktus. Kārklu plantācijās trīs gadu laikā tiekot sasniegts koksnes blīvums, kas ir piemērots, lai kokogle iegūtu tās īpašības, kas nepieciešamas pārtikas termiskai apstrādei.

LVMI Silava pētnieki izpētījuši, ka 1 kg kārklu koksnes var dot aptuveni 1 kWh enerģijas. Absolūti sausas koksnes siltumspēja esot ap 20 MJ/kg. Gāzģeneratoru vai tvaika turbīnu elektroenerģijas ražošanas lietderības koeficients ir maksimāli 25–30% no koksnē esošās enerģijas. Pārējais ir siltuma zudumi. Izmantojot koģenerācijas principu, kad vienlaikus izmanto gan siltumu, gan ražo elektrību, lietderības koeficientu var palielināt līdz 75%. 

Tiek rēķināts, ka 25 privātmāju apkurināšanai ir nepieciešama šķelda no 25 ha kārklu plantācijas. Svaiga kārklu koksne satur ~ 50% mitruma. Latvijas apstākļos tas ir piemērots mitrums sadedzināšanai katlumājās. Kārklu šķeldu var žāvēt atklāti, dabiskos apstākļos, izmantojot saules enerģiju. Būtisks ir arī pelnu un smago metālu daudzums kārklu šķeldā, taču tas ir nesalīdzināmi mazāks nekā fosilajās oglēs, bet sēra daudzums esot ļoti zems.

Lai gan kārkli ir visizplatītākā koku suga enerģētisko koksnes īscirtmeta atvasāju ierīkošanai, arvien biežāk tiek izmantoti arī dažādi papeļu kloni un baltalkšņi. Kaut gan īsas aprites ciklā to produktivitāte atpaliek no ātraudzīgajiem kārkliem, nepieciešamības gadījumā to aprites ciklu var pagarināt un pēc stādījuma izretināšanas tajos sagaidāmo sortimentu mainīt no šķeldām uz malku/papīrmalku vai finierklučiem. Visbiežāk gan ātraudzīgo apšu stādījumus ierīko tieši papīrmalkas vai enerģētiskās koksnes ieguvei. Ātraudzīgā apse augšanai spēj izmantot faktiski jebkurus klimatiskos apstākļus un var saražot ievērojamu daudzumu koksnes samērā īsā laikā. 

Papildu ienākumus dod koksnes masa, ko var iegūt no sakņu atvasēm, kas bagātīgi veidojas pēc pirmās rotācijas audzes nociršanas vai arī pēc retināšanas. Uz viena hektāra veidojas ap 60–150 tūkstošiem sakņu atvašu, kas jau pirmajā gadā sasniedz pat 2 m garumu. Šādā audzē var iegūt divu veidu produkciju: gan stumbru koksni, gan enerģētisko koksni – malku vai šķeldu. Salīdzinājumā ar egles koksni ātraudzīgās apses koksnei ir par 10% augstāka siltumspēja.

Eiropā kā klimata izmaiņu un gaisa piesārņojuma mazināšanas instrumentu izmanto papeļu stādījumus, kuru aprites periods kokmateriālu ieguvei ir 15–20 gadi, šķeldas ieguvei – 5 gadi. Šādu stādījumu ierīkošana turklāt ir efektīvs veids, kā izlīdzināt mežaudžu vecumstruktūras noteikto pieejamā koksnes apjoma nevienmērību. Aprites periodu, kas īsāks par 20 gadiem, Latvijas klimatiskajos apstākļos kokiem iespējams sasniegt tikai Populus ģints (papeļu un apšu) hibrīdu klonu stādījumos.

Kārklu mežs.

Foto: No" Silava" Meža atjaunošanas un ieaudzēšanas pētniecības grupas arhīva / Latvijas Mediji

Atjaunojamās enerģijas ražošana lauku mežsaimniecībā

Pasaulē un Eiropā jau kopš pagājušā gadsimta 80.–90. gadiem ir pazīstams saimniekošanas veids, ko dēvē par ilgtspējīgu lauku mežsaimniecību. Tas ir kopīgs apzīmējums zemes un tehnikas izmantošanas sistēmai, kur vienuviet līdzās lauksaimniecības kultūraugiem un/vai dzīvniekiem tiek kultivēti arī koki.

ERAF projekta ietvaros 2010.–2011. gadā Skrīveros, Zemkopības institūta izmēģinājumu laukos, LVMI Silava vadībā tika ierīkota daudzfunkcionāla plantācija ar mērķi izveidot un demonstrēt dažādu kokaugu un zālaugu stādījumu un sējumu modeļus koksnes un nekoksnes produktu nepārtrauktai ieguvei, kā arī skaidrota iespēja biomasas ieguvei audzēt dažādas kokaugu un zālaugu sugas atsevišķi un kombinēti.

Ierīkotajā plantācijā vērtē atšķirīgiem izmantošanas mērķiem paredzētas kokaugu sugas – kārklus, papeles, melnalkšņus, baltalkšņus, bērzus, saldos ķiršus, apses, liepas, kļavas u. c. –, kā arī daudzgadīgos zālaugus: miežabrāli, niedru auzenes tipa auzeņaireni, daudzgadīgo mazalkoloīdo lupīnu un austrumu galegu. Līdzšinējos pētījumos Latvijā un mūsu kaimiņvalstīs šīs zālaugu sugas atzītas par potenciāli piemērotām bioenerģijas ieguvei, jo tās ir ilggadīgas un ražīgas.

Sarmīte Rancāne, Zemkopības zinātniskā institūta pētniece, stāsta, ka lauku mežsaimniecības priekšrocība ir paaugstināta resursu izmantošanas efektivitāte, augi mazāk konkurē savā starpā barības vielu ziņā, kokus mazāk ietekmē ilgstošie sausuma periodi, tādējādi tiek nodrošināti stabili ikgadēji biomasas pieaugumi. Lauku mežsaimniecība zināmos apstākļos ir bioloģiski produktīvāka, ekonomiski izdevīgāka un daudz ilgtspējīgāka nekā mežsaimniecības vai lauksaimniecības monokultūras.

S. Rancāne: "Runājot par atjaunojamās enerģijas ražošanas apjomu pieaugumu, neizbēgama ir atkritumproduktu – koksnes pelnu un digestāta – daudzuma palielināšanās. Ir svarīgi šos atkritumproduktus atbilstoši utilizēt, rast tiem lietderīgu izmantojumu, jo minētie produkti satur ķīmiskos elementus ar vērā ņemamu mēslošanas līdzekļu vērtību. Dūņas ir bagātīgs slāpekļa un fosfora avots. Digestāts ir anaerobās raudzēšanas gala produkts, kas ir līdzīgs vircai un satur daudzus augu augšanai nozīmīgus mikro un makro elementus. Pelni ir bagātīgs kālija, kalcija, sēra, kā arī hlora un silīcija avots. Visi minētie elementi ir nozīmīgi augu dzīvē. Viens no drošākajiem minēto atkritumproduktu utilizēšanas veidiem ir to izmantošana enerģētisko augu plantāciju mēslošanā. Tā ir arī lieliska iespēja daļu biomasas veidošanā izmantoto augu barības elementu nogādāt atpakaļ augsnē, tādā veidā palielinot augsnes auglību un kāpinot plantācijas produktivitāti."

Hibrīdās apses paraugstādījums.

Foto: No" Silava" Meža atjaunošanas un ieaudzēšanas pētniecības grupas arhīva / Latvijas Mediji

Apkurei arī labība?

Alternatīvās siltumenerģijas ražošanai var izmantot arī citus lauksaimniecības ražošanas blakusproduktus. Piemēram, Latvijas nepastāvīgajos laikapstākļos atsevišķos gados iegūst pārtikai un lopbarībai neizmantojamus graudus. Graudi, kas nav izmantojami ne pārtikas, ne lopbarības vajadzībām, ir viens no biomasas veidiem, ko varētu izmantot apkurei. Taču enerģētikas tirgus šobrīd piedāvā dažādus risinājumus, un graudi apkurei neesot tas ekonomiskākais risinājums. 

Tas derot saimniecībās, kam ir savas kaltes, un sīkie graudi tiek izmantoti lietderīgi pašpatēriņam.

Inga Jansone, Agrāro resursu un ekonomikas institūta (AREI) Stendes pētniecības centra pētniece: "Graudi pēc savas struktūras jau ir gatavas granulas. Apkurei tiek izmantoti sīkie, izvētītie un līdz 14% mitrumam izžāvētie graudi ar nelieliem piemaisījumiem, kā arī pelavas, kas rodas graudu tīrīšanas procesā. Graudi kā dedzināmais lietojami tikai speciālajos apkures katlos, kas paredzēti apkurei ar granulām, jo tiem ir vajadzīga automātiskā padeve, kas nav paredzēta parastajos apkures katlos."

Arī Latvijā mājsaimniecību sektorā ir uzstādīti un tiek izmantoti šāda tipa apkures katli. Ne tikai Latvijā, bet arī Igaunijā labi novērtē graudus kā kurināmo ne vien dzīvojamām mājām, bet arī ražošanas ēkām, tostarp kaltēm.

Kā biomasa izmantojami arī salmi. Inga Jansone atzīmē, ka salmu izmantošana kurināmajam ir atkarīga no salmu transportēšanas attāluma, klimatiskajiem un salmu uzglabāšanas apstākļiem. Ja salmus izmanto apkurei, svarīgs ir mazāks mitruma daudzums tajos. Novākšanas laikā ziemāju labībām atkarībā no meteoroloģiskajiem apstākļiem, augsnes mitruma un citiem faktoriem salmu mitrums visbiežāk ir 10–25%, kamēr koksnei, ko izmanto apkurē, mitrums variē no 15 līdz 60%. Galvenās īpašības augstvērtīgai biomasai, ko izmanto siltumenerģijas ražošanai, ir augsta raža, mazs pelnu daudzums, mazs mitruma daudzums un laba degtspēja.

AREI veiktajā pētījumā graudiem konstatēja augstāku siltumspēju nekā salmiem. Augstāka tā bija kviešu un rudzu graudiem. Vērtējot labību salmus, augstāka tā bija rudzu salmiem. Tomēr kviešu graudi pēc ķīmiskā sastāva nav piemēroti apkures katliem. Siltumenerģijas iznākums no graudiem uz vienu hektāru vidēji tika iegūts 140,5 MJ, turpretī salmiem – 125,2 MJ.

Lauku atbalsta dienests informē, ka varot saņemt arī atbalsta maksājumus par kukurūzu, kas audzēta biogāzes ieguvei. 2024. gadā pieci Latvijas lielākie kukurūzas audzētāji tieši biogāzes ieguvei šo kultūraugu audzēja aptuveni 530 ha platībā, un šis skaits uzrāda izteiktu samazinājuma tendenci salīdzinājumā ar iepriekšējiem gadiem.

Perspektīvs vai tikai nišas bizness?

2020. gadā LAD bija apstiprinājis vienoto platībmaksājumu 521 ha kārklu un 210 ha apšu stādījumu platībai. 

Reģistrā ir apmēram 500 enerģētisko koku audzētāju. Lielāki stādījumi ir Ziemeļkurzemē un Vidzemē, pārējie ir mazāki par 100 ha vai pavisam nelieli. 

Dagnija Lazdiņa uzskata, ka jauni audzētāji diezin vai uzradīsies. "Kārklu audzēšanas uzsākšanas laiks ir nokavēts. To var darīt tad, ja pieejams lēts zemes resurss vai ja ir mērķtiecīgs atbalsta maksājums. Patlaban nav nedz viena, nedz otra. Ja zeme jāpērk par tādu naudu, kā tā šobrīd maksā, tad audzēt, piemēram, kārklus pārdošanai, neatmaksājas. Tie, kas kārklus iestādīja pirms gadiem pieciem, tagad tos pļauj. Un, iespējams, darīs to arī turpmāk. Ņemot vērā jūtamās klimata pārmaiņas, nepastāvīgās ziemas, ir grūti prognozēt, kāds tirgū būs pieprasījums pēc malkas vai šķeldas. Tikpat svārstīgi un neprognozējami ir arī visi atbalsta nosacījumi. Tāpēc cilvēki baidās riskēt ar šādām ilgtermiņa kultūrām. Enerģētiskās biomasas audzēšana ir un, domāju, arī turpmāk būs tikai nišas bizness, kas piemērots mazvērtīgo lauksaimniecības zemju apsaimniekošanai."

Selekcionēto kārklu audzētāju asociācija savulaik aktīvi iestājusies pret normu, kas liedz kārklu audzētājiem saņemt platību maksājumus meliorētās platībās. Reģistros lielākā daļa lauksaimniecības zemju skaitās meliorētas, bet patiesībā lielā daļā meliorācijas sistēmas sen ir degradējušās un nefunkcionē. Turklāt neesot arī pierādīts, ka kārklu sakņu sistēma tiešām degradē meliorācijas sistēmas. Ņemot vērā kārklu audzēšanas atbilstību ES kopējiem mērķiem un pozitīvo ietekmi uz sabiedrību kopumā, selekcionēto kārklu audzēšanai atbalsts pienāktos pat vairāk nekā citām kultūrām. Citur Eiropā kārklu audzētājiem ne tikai piešķirot tiešmaksājumus, bet nodrošina arī citus būtiskus atbalsta mehānismus.

Lauku atbalsta dienests ziņo, ka patlaban platību maksājumos (Ilgtspēju sekmējošais ienākumu pamatatbalsts (ISIP) un Maksājums mazajiem lauksaimniekiem (MLS) tiek atbalstīta energokultūru īscirtmeta atvasāju sugu, tostarp kārklu (Salix spp.), baltalkšņa (Alnus incana) un apses (Populus spp.), audzēšana, ja tiek stādītas viena vecuma sugas ar noteiktu stādu blīvumu: kārkli – vismaz 4000 stādu/ha, baltalkšņi un apses – vismaz 1000 stādu/ha. Un, iesniedzot stādu izcelsmes apliecinājumu, ievērots piecu gadu cirtes aprites laiks, kā arī platībās nav vai nav izveidotas meliorācijas sistēmas pēc 2011. gada.

Savukārt Jānis Rozītis, Pasaules dabas fonda Meža programmas vadītājs, paudis, ka nacionālā līmenī kokaugu īstermiņa enerģētiskās kultūras var būt uzskatāmas par veidu, kā relatīvi vienkāršoti aiziet no fosilajiem energoresursiem. Taču bioloģiskās daudzveidības izvērtējumā būtu jālūkojas uz alternatīviem zemes lietojuma veidiem. "Ja enerģētiskā kultūra aizvieto intensīvi kultivētu lauksaimniecības kultūru, tad lielāka dabas daudzveidība būs kokaugu kultūrā. Bet nekādi nebūtu akceptējama bioloģiski vērtīgo dzīvotņu, piemēram, zālāju, mitrāju un purvu pārveide par enerģētisko kultūru lauku. Biomasas izmantošana enerģētikā mainīsies līdz ar aizvien jaunu produktu izstrādi no biomasas. Notiek arī diskusijas par stingrāku kritēriju izstrādi biomasas izmantošanā enerģētikā, nozīmīgu akcentu liekot uz koksnes izmantošanas nosacījumiem. Nākotnē biomasas izmantošana saglabāsies kā energoresurss, bet jautājums ir par izmantoto produktu un veidu. Saistībā ar koksnes izmantošanu ticu, ka mums jau drīz būs jāpieturas pie principa – koksne enerģijas dēļ jāsadedzina tikai pēc tam, kad tā ir atkārtoti, neatgriežami izmantota un pārstrādāta kā materiāls, kur vien iespējams."

Sava enerģija

Foto: Latvijas Mediji

Mediju atbalsta fonda ieguldījums no Latvijas valsts budžeta līdzekļiem. Par publikācijas saturu atbild "Latvijas Mediji".