Nepotravinářské využití zemědělské produkce
Jako nová šance pro zemědělce 

Zpracoval:  Ing. Václav Kroutil AK ČR

Co vytváří tuto novou šanci :
Je to možnost pro zemědělce podílet se na tržbách za paliva, energii a případě i jiné průmyslové výrobky 

Výchozí materiály pro prezentaci:
Akční plán pro biomasu EU
Akční plán pro biomasu ČR
Materiál AK ČR: „Východiska českého zemědělství“
Materiál VUZE: „Návrh metodiky kalkulací“
Materiál Univerzity JEP Ústí nad Labem : „Vnější podmínky pro udržitelnost českého zemědělství“

Nepotravinářské vyžití zemědělské produkce nesmí být ústupem ze zemědělské výroby
- získáme takový prostor ve výrobním řetězci, jaký si sami obhájíme  
- musíme využít výrobní potenciál půdy a celé zemědělské prvovýroby ne jenom v produkčních oblastech, ale i LFA
- musíme využit co největší procento svých stávajících výrobních prostředků 

Co je možno zahrnout pod pojem nepotravinářské využití zemědělské produkce :
- řepka a obilí na biopaliva
- biomasa na přímé spalování (dřevní i bylinná)
- vedlejší produkty RV a ŽV v podobě organické hmoty k biozplynování
- látky získané chemickým zpracováním, jako surovina pro různé druhy průmyslové výroby. 

Biomasa je dřímající potenciál českého zemědělství ?
Související otázky/problémy:
- disponibilita zemědělského půdního fondu (hranice zemědělských a nezemědělských činností) 
- dotace investiční a dotace na plochu energetických rostlin
- obchodní podmínky s dlouhodobou perspektivou
- koordinace mezi rezorty (MZe, MPO, MŽP, MF, MD) 
- motivační charakter dotací a nastartování trhu s  biomasou
- jaká jsou rizika dotací 

Aspekty vlivu :
- ekonomiky a stability cenového průniku
- technické
- biologické a půdní
 
Přínosy zemědělských BPS
- diverzifikace tržeb ( jistota ceny )
- pozitivní vliv na životní prostředí
- využitím tepla – možnost následných projektů ve spolupráci s obcí
- udržení a vytvoření pracovních míst na venkově
- nezávislost na jiných subjektech 
   ( vstupy i výstupy )
- snížení potenciálu nadvýroby rostlinné produkce 

Úvod – obnovitelné zdroje energie

V současné době jsou v ČR nejrozšířenějším zdrojem energie fosilní paliva a to především uhlí a zemní plyn. Tyto paliva sice patří mezi přírodní zdroje, ale rozhodně je nemůžeme považovat za nevyčerpatelné zdroje. Vezmeme-li v úvahu například uhlí k jehož přeměně do využitelné podoby bylo zapotřebí milióny let, podařilo se během pouhých sto let jeho zásoby natolik snížit, že se jejich vyčerpání předpokládá již v první polovině tohoto století. Všechna ostatní fosilní paliva (plyn, ropa) je třeba dovážet, přičemž se dá předpokládat celosvětový nárůst jejich cen. Dalším aspektem ukazujícím v neprospěch fosilních paliv je jejich negativní účinek při spalovacích procesech, kdy vznikají oxidy uhlíku a dusíku, které se významnou měrou podílejí na skleníkovém efektu.

1. Fotovoltaika
Pokus o „fotovoltaickou revoluci“ představují solární články třetí generace. Zde je hlavním cílem nejen snaha o maximalizaci počtu absorbovaných fotonů a následně generovaných párů elektron - díra („proudový“ zisk), ale i maximalizace využití energie dopadajících fotonů („napěťový“ zisk fotovoltaických článků). Existuje řada směrů, kterým je ve výzkumu věnována pozornost: 
Fotovoltaika využívá přímé přeměny světelné energie na elektrickou energii v polovodičovém prvku označovaném jako fotovoltaický nebo také solární článek. Solární článek je velkoplošná dioda alespoň s jedním PN přechodem. Napětí jednoho článku s hodnotou přibližně 0,5 V je příliš nízké pro další běžné využití. Sériovým propojením více článků získáme napětí, které je již použitelné v různých typech fotovoltaických systémů. Standardně jsou používány sestavy pro jmenovité provozní napětí 12 nebo 24 V. Takto vytvořené sestavy článků v sériovém nebo i sériovo-paralelním řazení jsou hermeticky uzavřeny ve struktuře krycích materiálů výsledného solárního panelu. 
Sériovým nebo i paralelním elektrickým propojením solárních článků vzniká po jejich zapouzdření fotovoltaický panel. Panel musí zajistit hermetické zapouzdření solárních článků, musí zajišťovat dostatečnou mechanickou a klimatickou odolnost (např. vůči silnému větru, krupobití, mrazu apod.). Konstrukce solárních panelů jsou značně rozmanité podle druhu použití. Obvykle jsou po obvodu FV panely opatřeny duralovými rámy pro zpevnění celé konstrukce fotovoltaického panelu a zároveň k usnadnění realizace uchycení panelů ke konstrukci FV systému. Přední krycí materiál je speciální kalené sklo, které odolává i silnému krupobití. 
Použití:
1. Drobné aplikace tvoří nejmenší, avšak nezanedbatelný podíl na FV trhu. Každý jistě zná FV články v kalkulačkách nebo také solární nabíječky akumulátorů.
2. Ostrovní systémy (off-grid) se používají všude tam, kde není k dispozici rozvodná síť a kde je potřeba střídavého napětí 230 V. Obvykle jsou ostrovní systémy instalovány na místech, kde není účelné anebo není možné vybudovat elektrickou přípojku. 
3. Síťové systémy (on-grid) jsou nejvíce uplatňovány v oblastech s hustou sítí elektrických rozvodů. V případě dostatečného slunečního svitu jsou spotřebiče v budově napájeny vlastní „solární“ elektrickou energií a případný přebytek je dodáván do veřejné rozvodné sítě. Při nedostatku vlastní energie je elektrická energie z rozvodné sítě odebírána. Systém funguje zcela automaticky díky mikroprocesorovému řízení síťového střídače. Připojení k síti podléhá schvalovacímu řízení u rozvodných závodů. Špičkový výkon fotovoltaických systémů připojených k rozvodné síti je v rozmezí jednotek kilowatt až jednotek megawatt. 

Fotovoltaika v ČR

Přírodní podmínky v ČR
Dostupnost solární energie v České republice je samozřejmě ovlivněna mnoha faktory. Patří mezi ně především zeměpisná šířka, roční doba, oblačnost a lokální podmínky, sklon plochy na níž sluneční záření dopadá a další. Zajímavým faktem nicméně zůstává, že se údaje o slunečním záření v ČR z jednotlivých zdrojů v mnohém liší. Shrneme-li dosud publikované informace, dojdeme k následujícím výsledkům: 
- v České republice dopadne na 1m² vodorovné plochy zhruba 950 – 1340 kWh energie 
- roční množství slunečních hodin se pohybuje v rozmezí 1331 – 1844 hod (ČHMÚ), odborná literatura uvádí jako průměrné rozmezí 1600 – 2100 hod 
Z hlediska praktického využití pak platí, že z jedné instalované kilowaty běžného systému (FV články z monokrystalického, popř. multikrystalického křemíku, běžná účinnost střídačů apod.) lze za rok získat v průměru 800 – 1100 kWh elektrické energie.

Mechanismus výkupních cen a zelených bonusů (feed-in tariff)

Princip výkupních cen:
Ze zákona č. 180/05 Sb. vyplývá povinnost pro provozovatele přenosové soustavy nebo distribuční soustavy připojit fotovoltaický systém do přenosové soustavy a veškerou vyrobenou elektřinu (na kterou se vztahuje podpora) vykoupit. Výkup probíhá za cenu určenou pro daný rok Energetickým regulačním úřadem (viz Cenové rozhodnutí č.8/2006) a tato cena bude vyplácena jako minimální (navyšuje se o index PPI) po dobu následujících patnáct let (investor je povinen podávat hlášení o naměřené výrobě v půlročních intervalech). 

Princip zelených bonusů:
Investor si ovšem může vybrat i jiné schéma podpory - tzv. zelený bonus (zeleným bonusem se rozumí finanční částka navyšující tržní cenu elektřiny, která zohledňuje snížené poškozování životního prostředí využitím obnovitelného zdroje). 

Daňová úleva
Z hlediska investice do fotovoltaiky je důležitý také zákon č. 586/1992 Sb., o daních z příjmů, který říká, že příjmy z provozu obnovitelných zdrojů energie jsou osvobozeny od daně ze zisku, a to v roce uvedení do provozu a následujících 5 let (§ 4 písmeno e). 

Dotační tituly v ČR
Státní program na podporu úspor energie a využití OZE pro rok 2007 – tento program je rozdělen na dvě části spadající pod MPO (část A) a MŽP (část B). Operační programy jsou programové dokumenty Evropské unie, kterými jsou redistribuovány prostředky unijního rozpočtu zpět do rozpočtů členských států. Pro financování investic v oblasti fotovoltaiky jsou důležité zejména Operační programy OPPI (Operační program Podnikání a inovace) a OPŽP (Operační program Životní prostředí). 

2. Biomasa

Pro energetické účely se využívá buď cíleně pěstovaných rostlin nebo odpadů ze zemědělské, potravinářské nebo lesní produkce.

Odpadní biomasa
- rostlinné odpady ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny - řepková a kukuřičná sláma, obilná sláma, seno, zbytky po likvidaci křovin a náletových dřevin, odpady ze sadů a vinic, odpady z údržby zeleně a travnatých ploch; 
- lesní odpady (dendromasa) - po těžbě dříví zůstává v lese určitá část stromové hmoty nevyužita (pařezy, kořeny, kůra, vršky stromů, větve, šišky a dendromasa z prvních probírek a prořezávek); 
- organické odpady z průmyslových výrob - spalitelné odpady z dřevařských provozoven (odřezky, piliny, hobliny, kůra), odpady z provozů na zpracování a skladování rostlinné produkce (cukrovary), odpady z jatek, mlékáren, lihovarů, konzerváren; 
- odpady ze živočišné výroby - hnůj, kejda, zbytky krmiv, atd.; 
- komunální organické odpady - kaly, organický tuhý komunální odpad (TKO). 

Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům
- dřeviny (vrby, topoly, olše, akáty); 
- obiloviny (celé rostliny); 
- travní porosty (sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty); 
- ostatní rostliny (konopí seté, čirok, křídlatka, šťovík krmný, sléz topolovka); 
- olejnaté - řepka olejná, slunečnice, len, dýně na semeno; 
- škrobo-cukernaté - brambory, cukrová řepa, obilí (zrno), topinambur, cukrová třtina, kukuřice. 

Technologie spalování biomasy je již dnes konkurenceschopná vůči ropě v těch odlehlých oblastech, kde jsou dostupné zbytky dřevin a mohou být spáleny v malých decentralizovaných elektrárnách a dále je konkurenceschopná vůči ropě a plynu v příměstských oblastech, kde spalování odpadů šetří náklady na jejich dopravu a odstranění formou skládkování. VaV této technologie by měl být částečně podporován ze strany EU obvyklými ekonomickými nástroji.

Další zdroje obnovitelné energie:
- větrná energie
- vodní energie
- geotermální energie
- energie získaná z bioplynu
- bioethanol
 
 Legislativa v ČR

Velmi důležitou roli v ČR hraje Zákon číslo 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů), jehož hlavním přínosem by měla být stabilizace podnikatelského prostředí v oblasti obnovitelných zdrojů energie, zvýšení atraktivnosti těchto zdrojů pro investory a vytvoření podmínek pro vyvážený rozvoj OZE v ČR. Mezi další významné právní normy můžeme zařadit zejména tyto dokumenty: Bílá kniha o obnovitelných zdrojích energie (1997), Směrnice 2001/77/EC Evropského parlamentu a Rady EU ze dne 27. září 2001 „o podpoře výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie na vnitřním trhu“, Vyhláška č. 475/2005 Sb. ( novelizovaná vyhláškou č. 364/2007 Sb.), kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře využívání obnovitelných zdrojů, Vyhláška č. 150/07 Sb. a Cenové rozhodnutí ERÚ č. 7/2007. 

Zdroj: http://www.czrea.org

Využití bioplynu v zemědělství

Jak vzniká bioplyn 
Biologický rozklad organických látek je složitý vícestupňový proces, na jehož konci působením metanogenních acetotrofních a hydrogenotrofních mikroorganizmů vzniká bioplyn, který se v ideálním případě skládá ze dvou plynných složek, metanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2). Průběh tohoto procesu ovlivňuje řada dalších procesních a materiálových parametrů, například složení materiálu, podíl vlhkosti, teplota prostředí, číslo pH neboli kyselost materiálu, anaerobní (bezkyslíkaté) prostředí, absence inhibičních biochemických látek atd.
Anaerobní mikroorganizmy produkující metan (metanogeny) jsou považovány za jedny z nejstarších živých organizmů na naší planetě. Kyslík i v sebemenší koncentraci je pro ně totéž jako prudký jed pro živé organizmy. Jejich přizpůsobivost umožnila přežití i poté, co se v atmosféře Země začal objevovat kyslík. Jejich těsná symbióza s jinými aerobními organizmy, které jim zajišťují energetický zdroj a anaerobní (bezkyslíkaté) prostředí, umožnila jejich přežití po mnoho milionů let až do dnešní doby. Všudypřítomné metanogenní
kultury proto v přírodě nalézáme zásadně ve směsných kulturách nikoliv v čistém stavu. Biologický rozklad organických látek v anaerobních podmínkách je proces, který se nazývá metanová fermentace, metanové kvašení, anaerobní fermentace, anaerobní digesce, biogasifikace, biometanizace, biochemická konverze organické látky. Tento proces probíhá v přírodě za určitých podmínek samovolně nebo je vyvolán záměrně pomocí biotechnických zařízení. 
Výsledkem metanové fermentace je vždy směs plynů a fermentovaný zbytek organické látky. Pro tuto směs plynů, obsahujících vždy dva majoritní plyny (metan CH4 a oxid uhličitý CO2) a v praxi početnou, avšak objemově zanedbatelnou řadu minoritních plynů, se ustálily různé názvy podle jejich původu nebo místa vzniku. Tak rozeznáváme:

1) Zemní plyn - vznikl anaerobním rozkladem biomasy nahromaděné v dávných dobách; je energeticky nejhodnotnější, obsahuje 98 % metanu. Je klasifikován jako neobnovitelný zdroj energie.
2) Důlní plyn - původ jeho vzniku je obdobný jako u zemního plynu. Energetické využití má omezené jen na vhodné lokality, pro svoji výbušnost ve směsi se vzduchem resp. kyslíkem je velmi nebezpečnou příčinou důlních, ale i povrchových havárií.
3) Kalový plyn - vzniká anaerobním rozkladem organických usazenin v přírodních i umělých nádržích, uvolňuje se ze dna oceánů, moří, jezer, močálů, rybníků, které se pravidelně nečistí, ale i v biologickém stupni čistíren odpadních vod, rýžovištích, rašeliništích. Intenzita jeho vývinu i chemické složení jsou značně variabilní. Je to způsobeno variabilitou procesních podmínek, za kterých vzniká.
4) Skládkový plyn - většina skládek komunálního odpadu obsahuje 20 – 60 % organických materiálů, ze kterých může za vhodných podmínek anaerobní fermentací vznikat po mnoho let skládkový plyn s velmi proměnlivým složením. Jeho povrchové výrony jsou velmi nebezpečné, proto je žádoucí skládkové plyny získané při odplynění skládek komunálního
odpadu využít k energetickým účelům nebo likvidovat bezpečnostním hořákem.
5) Bioplyn - obecně lze tento název použít pro všechny druhy plynných směsí, které vznikly činností mikroorganizmů. Tím je vyjádřeno, že všechny druhy bioplynů anaerobního původu vznikají principiálně stejným způsobem ať probíhá metanogenní proces pod povrchem země,
v zažívacím traktu živočichů, zvláště přežvýkavců, ve skládkách komunálních odpadů, v lagunách nebo v řízených anaerobních reaktorech. V technické praxi se ustálilo použití názvu bioplyn pro plynnou směs vzniklou anaerobní fermentací vlhkých organických látek v umělých technických zařízeních (reaktorech, digestorech, lagunách se zařízením na jímání bioplynu, atd.). 

Co si představujeme pod pojmem „anaerobní fermentace“
Jedná se o velmi složitý biochemický proces, který se skládá z mnoha dílčích na sebe navazujících fyzikálních, fyzikálně-chemických a biologických procesů. Metanogeneze je pouze konečná fáze biochemické konverze biomasy v anaerobních podmínkách na bioplyn a zbytkový fermentovaný materiál.

Materiály vhodné pro anaerobní zpracování 

Optimální obsah sušiny pro zpracování pevných odpadů je 22 – 25 %, v případě tekutých odpadů 8 – 14 %. Tekuté odpady s obsahem sušiny menším než 3 % jsou zpracovávány anaerobní fermentací s negativní energetickou bilancí (proces je udržován na požadované provozní teplotě za předpokladu dodávky doplňkového tepla z externího zdroje). Pozitivní energetická bilance je dosahována zpravidla až při sušině tekutých odpadů vyšší než 3 - 5 %. Horní hranici optimálního obsahu sušiny tekutého odpadu tvoří vždy mez čerpatelnosti materiálu. Absolutní hranice obsahu sušiny, při které ještě probíhá anaerobní fermentace, je 50 %. Heterogenní vlhkostní pole v pevném organickém materiálu způsobuje, že v praktickém provozu je metanogeneze tlumena postupně a nikoliv rázově. To je velmi významný faktor mající význam především při zpracování velkých objemů materiálů jako například skládek komunálních odpadů.

Významným faktorem ovlivňujícím metanogenní fermentaci je číslo pH (kyselost nebo zásaditost) materiálu. Za optimální hodnotu pH na vstupu do procesu se považuje interval blízký neutrální hodnotě pH = 7 ÷ 7,8. V průběhu procesu se tento parametr mění. Na začátku převažuje aktivita acidogenů a číslo pH může poklesnout na 4 ÷ 6. Při hodnotách pH substrátu menších než 5 se mohou začít objevovat inhibiční účinky na některé kmeny metanogenů. Dojde-li však za příznivých podmínek k jejich rozvoji, zvýší svojí aktivitou číslo pH substrátu až na neutrální hodnotu pH = 7. Některé kmeny metanogenů jsou schopny se rozvíjet i v silně alkalickém prostředí (pH = 8 ÷ 9). V praxi se optimální hodnota pH materiálu na vstupu do procesu upravuje homogenizací směsných materiálů nebo alkalickými přísadami.

Významným parametrem pro hodnocení vhodnosti materiálů pro anaerobní fermentaci je poměr uhlíkatých a dusíkatých látek. Za optimální se považuje pásmo kolem 30 : 1. Vysoký obsah dusíkatých látek se může projevit negativně na složení bioplynu (obsahuje minoritní obsah plynů jako například amoniaku NH3, oxidu dusného N2O, …). Mezi materiály s vysokým obsahem N patří exkrementy všech druhů hospodářských zvířat, opačný extrém (vysoký obsah C) tvoří materiály rostlinného původu. V praxi se optimálního poměru C : N dosahuje míšením různých materiálů. 

Vhodnost materiálu pro anaerobní fermentaci může být významně narušena nežádoucími příměsemi. Jedná se zpravidla o látky potlačující mikrobiální rozvoj, především o všechny druhy antibiotik používaných jako léčiva pro zvířata, nebo preventivně jako součást krmných směsí pro drůbež. Do pracovního prostoru reaktorů bychom neměli dávat ani materiály, které jsou již ve hnilobném rozkladu.

Vhodnost materiálu pro anaerobní fermentaci může být narušena jeho předchozím zpracováním nebo manipulací. Dlouhodobým skladováním materiálu, při kterém proběhne proces aerobní fermentace (kompostování), nebo fyzikálně-mechanickými účinky na materiál (například při potrubní dopravě slamnaté chlévské mrvy, atd.) se může narušit následný proces anaerobního zpracování takového „studeného“ materiálu.

Tab. Poměr C : N v některých materiálech

Druh materiálu 		C : N
kůra 				120 : 1
piliny 				500: 1
papír, karton 			350 ÷ 1000 : 1
odpad z kuchyně 		12 ÷ 20 : 1
odpad ze zeleniny 		13 : 1
posečená tráva 		12 ÷ 25 : 1
odpad ze zahrad 		20 ÷ 60 : 1
listí 				30 ÷ 60 : 1
dřevěné štěpky 		100 ÷ 150 : 1
drůbeží trus 			10 : 1
močůvka 			2 : 1
kejda skotu 			10 : 1
sláma obilná 			60 ÷100 : 1

Charakteristika bioplynu 
Princip vzniku bioplynu je ve všech popisovaných případech (zemní plyn, důlní plyn, kalový plyn, skládkový plyn, reaktorový plyn) stejný. Jeho fyzikální a chemické vlastnosti však závisí na materiálových a procesních parametrech. V ideálním případě by bioplyn obsahoval pouze dva majoritní plyny, a to metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2). Koncentrace metanu se obvykle pohybuje od 50 do 75 %. V ideálním případě jej doplní 25 – 50 % oxidu uhličitého. V praxi je však surový bioplyn tvořen příměsí dalších minoritních plynů, které mohou signalizovat přítomnost některých chemických prvků v materiálu nebo poruch průběhu anaerobní fermentace.
Vysoký obsah oxidu uhličitého (CO2) znamená, že nebyly vytvořeny optimální podmínky pro anaerobní fermentaci. Přítomnost volného kyslíku (O2) s výjimkou počáteční fáze procesu může být zapříčiněna zavzdušňováním pracovního prostoru. Tento stav je nežádoucí z bezpečnostního hlediska tvorby výbušné směsi metanu se vzdušným kyslíkem. V bioplynu se mohou objevit stopy argonu, který je vzdušného původu, amoniaku a oxidu dusného. V případě komunálního odpadu se mohou v bioplynu ze skládky objevit stopy dalších nežádoucích příměsí (například halogenuhlovodíků a jejich derivátů, atd.). Objeví-li se v bioplynu stopy vodíku (H2), není to na závadu jeho energetické kvalitě, ale svědčí to o narušení rovnováhy mezi průběhem acidogenní a metanogenní fáze, způsobené nadměrnou zátěží reaktoru surovým materiálem a nebo dochází z různých důvodů k inhibičním účinkům potlačujícím rozvoj metanogenních organismů. Stopy oxidu uhelnatého (CO) mohou indikovat lokální vznik ložisek požáru při suché anaerobní fermentaci. Tato nebezpečná situace se vyskytuje především na skládkách komunálních odpadů, nikoliv v reaktorech. Velmi významným minoritním plynem v bioplynu je v některých případech sulfan (H2S) pocházející zpravidla z biochemických procesů při rozkladu proteinů (bílkovin). Obsah sulfanu (H2S) v bioplynu je velmi proměnlivý. Při zpracování exkrementů z chovu skotu je jeho obsah zanedbatelný, u exkrementů prasat a drůbeže je naopak velmi vysoký, což působí potíže při následném konečném využití bioplynu (tab. 1.2).

Vlastnosti bioplynu a jeho složení 
Výhřevnost: Hodnota výhřevnosti bioplynu je určena majoritním obsahem metanu (CH4) (obr. 1.4). Ostatní minoritní plyny v bioplynu (H2, H2S,…) mají prakticky zanedbatelný energetický význam. Spalné teplo suchého bioplynu má hodnotu stejnou jako výhřevnost. Hranice zápalnosti metanu ve směsi se vzduchem je 5 – 15 % objemových. Tato koncentrace   metanu již tvoří výbušnou směs. Zápalná teplota bioplynu je určena stejnou hodnotou pro metan, tj. 650 -–750 °C. Velmi důležitá je hodnota hustoty metanu a bioplynu s 60 % podílem CH4. Bioplyn je těžší než vzduch a vytváří pro živočichy i člověka smrtelně nebezpečné prostředí v reaktorových nádobách, v prohlubeninách u skládek a podobně. Po separaci obou hlavních složek bioplynu (kterou zpravidla naruší termodifuze), klesá oxid uhličitý (CO2) dolů.

Zařízení na výrobu bioplynu

Rozdělení bioplynových technologií podle dávkování surového materiálu
diskontinuální (s přerušovaným provozem, cyklické, dávkové,…)
doba jednoho pracovního cyklu odpovídá době zdržení materiálu ve fermentoru; používá se zvláště při suché fermentaci tuhých organických materiálů. Způsob manipulace s materiálem je náročný na obsluhu.
semikontinuální
doba mezi jednotlivými dávkami je kratší než doba zdržení materiálu ve fermentoru; je to nejpoužívanější způsob plnění fermentorů při zpracování tekutých organických materiálů; materiál se dávkuje 1x až 4x i vícekrát za den; materiál vstupující semikontinuálně do fermentoru má malý vliv na změnu pracovních parametrů fermentoru (teplota, homogenita); technologický proces lze snadno automatizovat; proces není náročný na obsluhu. 
kontinuální
používá se při plnění fermentorů, které jsou určeny pro zpracování tekutých organických odpadů s velmi nízkým obsahem sušiny. 

Rozdělení bioplynových technologií podle podílu vlhkosti zpracovávaného materiálu:
bioplynové technologie na zpracování tuhých materiálů
(vysokosušinové s podílem sušiny 18 – 30 %; výjimečně až 50 %).
bioplynové technologie na zpracování tekutých materiálů
s nízkým podílem sušiny 0,5 – 3 % a negativní energetickou bilancí, resp. s vyšším podílem sušiny 3 - 14 % a pozitivní energetickou bilancí).
bioplynové technologie kombinované

Struktura hlavních prvků strojní bioplynové linky:
Zdroj organických materiálů – sběr a transport do příjmové nádrže musí s malými výkyvy odpovídat nominální výkonnosti strojní linky, před uskladněním v přijímací nádrži musí být evidován druh, charakter a množství materiálu a odebrány vzorky pro případ reklamací dodávek.
Příjem a úprava materiálu – skladovací nádrže mohou být vybaveny zařízeními:
na separaci hrubých příměsí
na ředění vodou
zahušťování řídkého materiálu
inokulace neboli aktivace mikroflóry
předehřev materiálu
homogenizace
automatické dávkování do fermentoru.
Anaerobní reaktory na tekutý materiál.
Reaktor je nejdůležitější součást strojních linek, která rozhoduje o kvalitní funkci celé strojní linky. Většina bioplynových stanic má reaktor válcový, betonový, kovový nebo plastový s osou svislou nebo vodorovnou. Řízený metanogenní proces znamená, že reaktor je vybaven míchacím zařízením, ohřevem, homogenizačním zařízením a dávkovacím zařízením. 
Bioplynová koncovka obsahuje potrubí na dopravu bioplynu, bezpečnostní zařízení proti zpětnému zahoření plynu, dmychadlo, zásobník (plynojem), regulační a kontrolní prvky, zařízení na úpravu bioplynu (čištění od H2O, CO2, H2S, mechanických nečistot atd.) a zařízení na konečné využití bioplynu, hořák zbytkového plynu.
Kalová koncovka sestává z armatur, dopravních čerpadel, homogenizátorů, skladů, separačních zařízení (spádové síto, šnekový lis, dekantér, rotační síto, pásový lis). Chemické čištění s biologickým stupněm je účelné tam, kde odvod tekutých frakcí končí v blízké vodoteči. Radikálně však narůstá celková pořizovací hodnota a je účelné, když toto čištění můžeme vypustit a substrát používat jako hnojivo.

Technologie na výrobu bioplynu z tekutých materiálů (mokrá fermentace)
Reaktor je základní technologickou částí anaerobního procesu, zde se rozmnožují mikrobiální kultury. Hlavní podmínkou pro dobrou činnost bakterií je udržení stálé teploty na optimální úrovni. Zajištění požadované teploty je prováděno pomocí ohřevu substrátu přímo ve fermentoru nebo externě mimo fermentor. V prvním případě slouží jako topné médium horká voda přiváděná dovnitř reaktoru systémem zabudovaných topných hadů (kovových nebo plastových) kde dochází ke sdílení tepla. Tento systém se používá zejména u menších a středních nádrží. Druhou možností je provádění ohřevu externí cirkulací reaktorové směsi přes tepelné výměníky, do nichž je opět přiváděna topná voda. Tento způsob zároveň umožňuje kvalitní míchání reaktorové směsi. Pro ohřev teplé vody se využívají horkovodní kotle na spalování bioplynu, nebo lépe kogenerační jednotky. U starších provozů se můžeme setkat s tzv. kombinovanými ohřívači, což je vlastně spojení kotle a výměníku do jedné jednotky. Nevýhodou těchto ohřívačů je jejich nízká tepelná účinnost. Konstrukce výměníků mohou být řešeny systémem trubka v trubici, výměníky deskové, šroubovicové nebo spirálové [9]. K cirkulaci kalu mezi reaktorem a výměníkem se používají kalová čerpadla.
Reaktor musí být rovněž opatřen zařízením pro míchání kalu. To může být zabezpečeno pomocí čerpadla umístěného vně nádrže - při externím ohřevu, který je často  kombinován s proplyňováním bioplynem, (obvykle proplyňování zajišťuje dmychadlo). Míchání stlačeným bioplynem je výhodné z hlediska snížení usazování písku na dně nádrže a tvorbě kalového koláče na povrchu hladiny kalu. Další možností je použití vrtulového míchadla – buď rychloběžného, nebo pomaloběžného s velkým průměrem míchací vrtule. 
Anaerobní reaktorové systémy můžeme podle způsobu fixace reagující biomasy rozdělit na systémy „prázdné“ tedy reaktory v nichž je biomasa nesena na reagujícím substrátu, což je drtivá většina zemědělských bioplynových stanic. Tyto systémy patří mezi reaktory tzv. suspenzní, a kromě míchadel, topných systémů anebo usměrňovacích vestaveb není v reaktorech žádná výplň, na rozdíl od systémů, kde je biomasa fixována na náplních či vestavbách reaktorových nádob (obr. 2.2).Reaktory v nichž je biomasa fixována na pevném nosiči anebo na výplních aparátů anebo je granulována a zdržuje se jako kalový mrak ve vznosu, dosahují vyšší zatížitelnosti oproti reaktorům „prázdným“, kde reagující biomasa je nesena zpracovávaným substrátem.
Reaktorové systémy s fixovanou biomasou se používají více pro technologické zpracování odpadů v chemických a potravinářských technologiích (roztoky, koloidní roztoky, jemné suspenze), ale rovněž tak i v technologii čištění městských i průmyslových odpadních vod. Reaktory bezvýplňové s biomasou nesenou na substrátu jsou určeny především pro husté
anebo nerovnoměrně granulované suspenze, které by ve fixovaných vrstvách a náplních nemohly být použity, neboť by docházelo k ucpávání reaktoru. Různé typy reaktorových nádrží pro anaerobní fermentaci jsou uvedeny na obr. 2.2 a 2.3.
Reaktory se konstruují v systémech jednoduchých anebo kombinovaných. Jednoduché systémy obsahují jeden nebo více reaktorů v sériovém anebo v paralelním řazení. Společným znakem jednoduchých systémů je sdružený odběr bioplynu a liniový průtok reagující suspenze (obr. 2.2 a 2.3.).

Zemědělské bioplynové stanice
Výpočet množství vyrobeného bioplynu. Koho zajímá energetický zisk bioplynové stanice?
INVESTORA – při manažerském rozhodování o realizaci bioplynové stanice je třeba znát alespoň hrubý odhad produkce bioplynu jako jeden ze základních parametrů pro technickoekonomické analýzy realizace provozu.
PROJEKTANTA – při zpracování projektové dokumentace, jejíž součástí je technickoekonomické hodnocení projektované stavby bioplynové stanice.
PROVOZOVATELE – při hodnocení skutečné ekonomické efektivnosti provozu bioplynové stanice a porovnání s projektovanými parametry.

Způsoby výpočtu množství vyrobeného bioplynu z organických odpadů:
a) Výpočet podle tabulkových údajů. Pro materiály typu exkrementů hospodářských zvířat jsou potřebné údaje uvedeny v následujících tabulkách 4 [29; 46]. Tyto údaje byly získány z experimentálních pokusů, nebo analýzou literárních údajů.
b) Výpočet podle předpokládaného úbytku organické sušiny zpracovávaného materiálu
(Předpokladem použití této metody je znalost měrné produkce bioplynu z jednotkového množství sušiny zpracovávaného materiálu, lze opět využít tabulky, nebo výsledky laboratorního pokusu)
c) Výpočet podle chemického složení materiálu
Protože se v reaktorech stále více zpracovávají směsné materiály (například exkrementy + fytomasa nebo vytříděný organický podíl komunálních odpadů,…), používá se v takovém případě výpočet produkovaného bioplynu každé jednotlivé složky (uhlohydráty, tuky, bílkoviny) zvlášť.
Z uvedených tabulkových údajů vyplývá, že kejda hospodářských zvířat není pro tvorbu bioplynu nejproduktivnější materiál. Je jí však zpravidla k dispozici velké množství a používá se jako základní složka směsných materiálů, u kterých se dosahuje vyšší měrné produkce bioplynu, než u pouhé kejdy. Nejlepších výsledků intenzifikace anaerobní fermentace kejdy bylo dosaženo přimícháním substrátů s vysokým podílem tuků (odpady zjatek, použitý fritovací olej,…).
Na závěr je třeba zdůraznit, že každý teoretický informativní propočet výroby bioplynu je před zahájením projektových prací velmi účelné prověřit laboratorními testy konkrétního materiálu, které mohou upřesnit návrh konstrukčních a procesních parametrů projektované stavby..

Vývoj konstrukce zemědělských bioplynových stanic
Konkurenceschopnost bioplynu bude stoupat se zvyšujícími se cenami energií a environmentálními požadavky občanů. Ve srovnání s postupy termické konverze fytomasy je účinek anaerobní digesce fytomasy na snížení produkce CO2 vyšší a navíc nedojde ke znehodnocení rostlinných živin, zejména dusíku. Je možné předpokládat, že anaerobní digesce biomasy bude ve třetím tisíciletí součástí akumulačních biotechnologických cyklů propojených s dalšími systémy ekologické výroby energie do integrovaných systémů.
Potřeba nekrmivářského využití fytomasy je v Evropě, ale zejména v České republice způsobena omezením stavu skotu. V ČR je téměř poloviční stav proti roku 1989. Největší pokles je převážně v marginálních zemědělských oblastech, kde se útlum potravinářské produkce řeší zatravněním orné půdy. Část fytomasy z těchto ploch by bylo možné zpracovat na bioplyn a organické hnojivo. K tomu přistupuje fytomasa z údržby veřejné zeleně, sportovišť a okrajů komunikací.
Dále je třeba na základě zahraničních zkušeností uvažovat o společném zpracování fytomasy a dalších biologicky odbouratelných substrátů. Při anaerobní digesci fytomasy je možné uplatnit kofermentaci odpadů z výroby bionafty, z tukového průmyslu, z konzerváren, lihovarů, jatek, mlékáren a ČOV. Zde je třeba připomenout, že zpracování jatečních a kuchyňských odpadů je podmíněno úpravou rozměrů částic a tepelnou stabilizací podle pokynů „Nařízení EC 1774/2002 O zpracování vedlejších živočišných produktů, které nejsou určeny k lidské spotřebě“. Příjmy ze zpracování výše jmenovaných odpadů mohou zefektivnit provoz bioplynových stanic. Zvyšování cen energií, hnojiv i poplatků za odstraňování odpadů vytváří perspektivu pro činnost svozných centralizovaných bioplynových stanic na úrovni střediskových obcí vybavených kogenerační jednotkou a kompostárnou s denní produkcí bioplynu vyšší než 1500 m3.den-1. To by byly pravděpodobně obecní komunální bioplynové stanice.
Zemědělská bioplynová stanice bude podstatně jednodušší. Bude se zabývat zpracováním zelené biomasy, většinou kukuřičné siláže a kejdy hospodářských zvířat. Taková bioplynová stanice je investičně levnější a suroviny si dodává zemědělský podnik sám, není závislý na jejich dodavatelích. Základním pravidlem hospodárného provozu bioplynové stanice a předpokladem dobré návratnosti vynaložených investic je využití tepla produkovaného kogenerační jednotkou. Bioplynové stanice mohou zajistit v některých obcích, v kombinaci s ostatními energetickými zdroji centrální zásobování teplem a ohřev teplé užitkové vody. Někdy je možné přebytek tepla využít pro sušení různých komodit, jako zemědělských produktů či dřeva.

Z jakých materiálů se bioplyn tvoří
Biomasa je obecný pojem pro materiál vhodný pro využití k energetickým účelům formou metanogenní fermentace. Za biomasu je v užším pojetí považována organická hmota rostlinného původu vznikající na bázi fotosyntetické konverze sluneční energie. Pod pojmem biomasa si však můžeme představit substanci biologického původu, která zahrnuje rostlinnou biomasu (fytomasu) pěstovanou na půdě, hydroponicky nebo ve vodě, živočišnou biomasu, vedlejší organické produkty a organické odpady. Bioplyn lze získávat prakticky ze všech druhů biomasy (kromě fytomasy s převládajícím podílem celulózy a ligninu).
U běžných organických substrátů podrobených metanogenní fermentaci se metan získává rozkladem polysacharidů, lipidů a proteinů. Při rozkladu jinak dobře rozložitelných proteinů (bílkovin) se do bioplynu uvolňují sirnaté složky (např. sulfan – H2S), které je před konečným využitím bioplynu nutno v některých případech odstranit. Rozkladem lipidů (tuků) je možno dosáhnout nejlepší výtěžnosti, bohužel jejich podíl ve fermentovaném materiálu nebývá vysoký. Rozklad polysacharidů zvláště obsažených ve fytomase bývá hlavním zdrojem látek pro tvorbu metanu. Jedna z hlavních stavebních látek fytomasy - lignin – je z hlediska metanogeneze balastním materiálem a tvorby metanu se prakticky neúčastní, pokud není fyzikálně chemickými procesy předem zpracována.

Text byl upraven podle metodického materiálu VÚZT Praha „Výroba a využití bioplynu v zemědělství“.