Emise CO2 při spalování uhlí: Studie a dopady

Celosvětové emise oxidu uhličitého v letošním roce stoupnou o 1,1 procenta v porovnání s rokem 2022. Hlavním tahounem tohoto nárůstu je Čína, Indie a letecká doprava. Další roční nárůst byl oznámen na klimatické konferenci COP28 v Dubaji, kde se světoví lídři snaží dohodnout na snížení emisí o 43 procent do roku 2030.

Podle vědců se zdá nevyhnutelné, že se planeta oteplí více než o 1,5 stupně Celsia, což byl cíl stanovený pařížskou klimatickou dohodou. Celoplanetární oteplení na maximálně 1,5 stupně je podle studie stále ještě možné. V absolutních číslech se globální emise se v roce 2023 zvýší o 398 milionů tun, přičemž nárůst se odehrává na třech místech: v Číně, Indii a na obloze.

Mimo Indii a Čínu se emise naopak snížily, celkově o 419 milionů tun. Největší pokles zaznamenala Evropa, a to o 205 milionů tun, tedy osm procent. Spojené státy snížily emise o 154 milionů tun, přičemž pokles zde byl viditelný hlavně u uhlí. V loňském roce emise oxidu uhličitého ve světě také celkově vzrostly, poklesly ale v Číně, jejíž ekonomika se tehdy stále potýkala s následky druhé vlny pandemie covidu-19.

Není to příliš dlouho, co v diskuzích lidé tvrdili, že EU upřednostňováním výroby eaut zkrachuje, poněvadž Čína chytře pojede jen spalováky. Dnes jste se posunuli, protože EU zkrachuje díky neschopnosti vyrábět eauta. Achjooooo....

V atmosféře je necelých 0,04 % CO2, i kdyby se jeho obsah zvýšil relativně o to strašné procento na 0,0404 % tak se nic nestane. Krom toho je CO2 životodárný plyn, díky kterému funguje fotosyntéza, bez něj bychom chcípli hladem. V dobách dávno minulých, kdy bylo na zeměkouli o několik stupňů tepleji to nikomu nevadilo, klimaalarmisti se ještě nevyvinuli, a flora i fauna prosperovaly lépe než je tomu v současnosti.

Čtěte také: Alternativy k uhlí

Celosvětové organizace varují před nedostatečnými kroky ke snížení emisí s blížící se klimatickou konferencí OSN (COP30) v Brazílii. Podle OSN by současné klimatické plány omezily globální emise skleníkových plynů do roku 2035 jen o deset procent. Oxfam upozorňuje, že nejbohatší mají na růstu emisí nepřiměřený podíl, zatímco nové analýzy nevládních organizací identifikují 28 takzvaných „uhlíkových bomb“.

Klimatické plány, které dosud oznámily jednotlivé vlády, by podle částečné studie OSN snížily globální emise pouze o deset procent. Více než sto zemí své projekty nepředložilo včas, tudíž nebyly do studie zahrnuty. OSN následně do výpočtů doplnila údaje o Číně, Evropské unii a Spojených státech - i s nimi však vyhlídky zůstávají neuspokojivé.

Nejbohatší procento populace od roku 1990 spotřebovalo přibližně patnáct procent celosvětového uhlíkového rozpočtu, přičemž emise nejbohatších nadále rostly, zatímco podíl nejchudší poloviny lidstva klesal, uvádí organizace Oxfam ve své analýze.

Od přijetí Pařížské dohody v roce 2015 toto jedno procento spálilo více než dvojnásobek uhlíkového rozpočtu než nejchudší polovina světové populace dohromady. Člen nejbohatšího jednoho procenta vypouští více než stonásobek emisí oproti průměrnému člověku z nejchudší poloviny, zatímco příslušník nejbohatší jedné desetiny procenta vyprodukuje až osm set kilogramů CO2 denně.

Od roku 2021 bylo také podle nových dat několika nevládních organizací uvedeno do provozu 28 rozsáhlých těžebních projektů ropy, plynu a uhlí, přestože mají potenciálně katastrofální dopad na klima. Tyto projekty studie označují jako takzvané „uhlíkové bomby“ - tedy těžební projekty, které během své životnosti vyprodukují více než miliardu tun oxidu uhličitého.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Nejvíce projektů se nachází v Číně (43 procent), dále v Rusku (devět procent) a USA (pět procent). Kromě toho bylo od roku 2021 schváleno či spuštěno více než 2300 menších těžebních projektů, jejichž jednotlivé emise přesahují pět milionů tun CO2, což odpovídá ročním emisím města jako Paříž.

Celkový emisní potenciál všech těchto projektů by byl jedenáctkrát vyšší než zbývající globální uhlíkový rozpočet, který by udržel oteplení pod hranicí 1,5 stupně Celsia.

Člověk v hlavní roli

„Lidské emise oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů jsou hlavním faktorem globálního oteplování. Tento vztah mezi koncentracemi skleníkových plynů - zejména CO2 - a globálními teplotami platí po celou historii Země,“ popisuje web Our World in Data s odkazem na graf zobrazující průměrnou globální teplotu vzhledem k referenčnímu období 1861-1890.

Od začátku industrializace se průměrné globální teploty zvýšily přibližně o 1,3 stupně Celsia. Oteplování se rozložilo nerovnoměrně po světě - severní polokoule se oteplila více než jižní, v některých oblastech o více než pět stupňů Celsia.

Roli lidského faktoru na emise oxidu uhličitého podtrhává nespočet studií a článků. Například podle páté hodnotící zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) jsou emise a činnosti člověka příčinou téměř sta procent oteplení zaznamenaného od roku 1950.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Analýza webu Carbon Brief došla k podobnému závěru, s tím, že ačkoliv existují i přírodní faktory ovlivňující klima Země, kombinovaný vliv sopek a změn sluneční aktivity by v posledních padesáti letech vedl spíše k ochlazení než k oteplení. Autoři rovněž odkazovali na vědecké studie, podle kterých přírodní faktory „nejsou příčinou více než malé části moderního globálního oteplování“.

Podle webu Our World in Data současné plány na snížení emisí CO2 již snížily budoucí oteplení oproti scénáři bez jakýchkoli opatření. Pokud by politiky pokračovaly stávajícím tempem, globální teploty by do roku 2100 vzrostly přibližně o 2,7 stupně Celsia proti předindustriální éře. Pokud by všechny země splnily své současné závazky, oteplení by se snížilo na 2,1 stupně Celsia.

Odlišná měření

Dle článku publikovaném na webu Our World in Data lze emise oxidu uhličitého měřit různými způsoby a každý ukazatel zdůrazňuje jiný aspekt odpovědnosti za klimatickou změnu.

Emise jednotlivých států ukazují, kolik která země aktuálně vypouští do ovzduší, ale nezohledňují velikost populace - větší země zkrátka produkují více emisí. Spravedlivější obraz poskytuje měření emisí na osobu (per capita), které ukazuje, kolik CO2 připadá na jednoho obyvatele. Tento pohled odhaluje výrazné nerovnosti: bohaté země mají násobně vyšší emise na hlavu než chudé.

Při hodnocení odpovědnosti je podle článku důležité také zohlednit obchod. Státy, jež mezi sebou obchodují, dováží a vyváží i „skryté“ emise. Například pokud Spojené království doveze baterie z Číny, emise z jejich výroby se započítávají Číně, nikoli Británii. Ukazuje se, že bohaté země Evropy a Severní Ameriky jsou většinou čistí dovozci emisí, zatímco země středních příjmů, zejména v Asii, čistí vývozci.

Z dlouhodobého hlediska dle článku klimatickou nerovnost umocňují historické emise, které se v atmosféře udržují po staletí. Uhlí, ropa a plyn. Většina antropogenních emisí CO2 pochází ze spalování fosilních paliv (ropy, uhlí a zemního plynu) a z průmyslových procesů.

Data o emisích skleníkových plynů z odlesňování a změn ve využití půdy je mnohem komplikovanější získat - plochy vytěženého lesa lze sice snadno zjistit díky satelitnímu měření, ale pro výpočet hmoty biomasy nebo množství uvolněného uhlíku z půdy je nutné používat modely.

Emise CO2 ekv. na jednotku energie u nejrozšířenějších typů elektráren

Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) sjednotil hodnoty ekvivalentu oxidu uhličitého (CO2 ekv.) na jednotku energie u nejrozšířenějších typů elektráren. Provedl k tomu analýzu stovek jednotlivých vědeckých prací hodnotících jednotlivé zdroje energie. Nízkouhlíkové zdroje jsou solární, větrné a jaderné elektrárny. Zdaleka nejhorším producentem emisí je uhelná elektrárna, následuje elektrárna na zemní plyn.

Vodní energie, biomasa, geotermální energie a energie z oceánů mohou být obecně velmi nízkouhlíkové, ale špatná konstrukce nebo jiné faktory mohou mít za následek vyšší emise z jednotlivých elektráren.

Elektromobilita a emise

Studie z Vysokého učení technického v Brně (VUT) publikovala vědeckou práci porovnávající celkovou produkci emisí CO2 při provozu vozidel s různými pohony. Vozidlo vybrané pro výpočty byl Hyundai Kona (2019), který je k dispozici v několika variantách pohonného ústrojí (benzinový, naftový, hybridní a elektrický).

Studie ukazuje, že emise z výroby vozidel jsou kromě hmotnosti vozidla a velikosti baterie závislé především na emisních faktorech z jejich výroby. Vedle toho výzkumníci ve své práci ověřovali ekologickou životaschopnost elektrických vozidel v Česku ve srovnání s ostatními zeměmi Visegrádské čtyřky.

U elektromobilu s baterií 64 kWh po ujetí 32,2 tisíc kilometrů, s menší baterií 39 kWh dokonce již po 17,5 tisících kilometrech dojde k vyrovnání emisního dluhu vzniklého při výrobě. Dokonce i při započítání mnohem méně ekologického polského energetického mixu, by se dluh vyrovnal do ujetí 50 tisíc kilometrů.

Díky své mnohem vyšší účinnosti elektromobily během provozu nepřímo vypouštějí mnohem méně CO2 ekvivalentu oproti všem verzím se spalovacím motorem, včetně hybridu. Konkrétně v tomto modelovém příkladu vypustila během 150 000 km benzinová verze celkem 38 tun ekvivalentu CO2, naftová 34 tun, hybridní 30 tun. Oproti benzinovým autům tak může elektromobil snížit emise o 29-69 % (v Česku o 46 %), proti dieselům pak o 19-60 % (v Česku o 39 %).

Autoři studie z Centra vozidel udržitelné mobility na ČVUT v Praze však upozorňují, že přehnaná očekávání od plošného nasazení bateriových vozidel jsou postavena na zkreslených datech a ignorování klíčových faktorů. Analýzy se často soustředí pouze na spotřebu elektřiny při výrobě baterií, ale zapomíná se na technologické teplo a geografii výroby. Baterie s kapacitou 64 kWh, jakou má například testovaný model Hyundai Kona, si s sebou nese z továrny emisní dluh téměř 10 tun CO₂.

Uhlíkový rozpočet ČR

Spolek Klimatická žaloba uvedl, že Česko vypouští příliš mnoho emisí skleníkových plynů. Nechal si vypracovat dvě zahraniční vědecké studie, které tvrdí, že Česko už vyčerpalo svůj takzvaný zbývající uhlíkový rozpočet nebo ho v následujících třech letech vyčerpá.

Podle autorů jedné studie by Česko mělo co nejdříve začít podnikat kroky, jako je například zachytávání uhlíku. Pokud bude otálet, množství emisí, které bude nutné kompenzovat, se ještě zvýší.

Transformace energetiky

Pro Česko transformace energetiky tedy znamená v první řadě ukončení výroby elektřiny a tepla z uhlí. Z uhlí se v Česku nyní vyrábí zhruba 40 % elektřiny a 50 % tepla.

Zdroje emisí v České republice

Emise v České republice pocházejí z různých sektorů:

• Výroba elektřiny a tepla: 33,72 milionů tun CO2 (32,6 % celkových emisí, 3,11 t CO2eq na obyvatele ročně). Emise v energetice pochází především ze spalování hnědého uhlí a zemního plynu v elektrárnách (25,61 milionů tun, resp. 24,7 % celkových ročních emisí) a dále z tepláren (8,10 mil. tun, či 7,8 % celkových emisí ročně).
• Průmysl: 25,86 mil. tun CO2 (25,0 % celkových emisí, 2,39 t CO2eq na obyvatele ročně). V této kategorii jsou zahrnuty tři druhy emisí. Za prvé jde o emise ze spalování fosilních paliv v průmyslu (např. koksu ve vysokých pecích nebo zemního plynu v cementárně). Za druhé jde o procesní emise, které vznikají chemickou reakcí při výrobním procesu - například při redukci uhlíku z železné rudy nebo při kalcinaci vápence při výrobě cementu.
• Doprava: 20,94 mil. tun CO2 (20,2 % celkových emisí, 1,93 t CO2eq na obyvatele ročně). Osobní automobilová doprava ročně vyprodukuje 11,40 mil. tun CO2 (11,0 %), zatímco nákladní a autobusová doprava je zodpovědná za 8,07 mil. tun CO2 (7,8 %). Snížit emise z dopravy je možné přechodem na alternativní druhy pohonu (např. na elektřinu, biometan nebo CNG), zvýšením podílu hromadné dopravy a snížením počtu vozidel na silnicích.
• Budovy: 8,62 mil. tun CO2 (8,3 % celkových emisí, tedy 0,80 t CO2eq na obyvatele ročně). Jde o topení a ohřev vody v domácnostech, kancelářích a institucích (pokud energie není dodávána z teplárny) a také o vaření plynem.
• Zemědělství: 8,13 mil. tun CO2eq (7,9 % celkových emisí, 0,75 t CO2eq na obyvatele ročně). Emise v zemědělství pochází především z chovu hospodářských zvířat (4,35 mil. tun) v podobě emisí metanu a také z obdělávání půdy a s tím spojenými emisemi N2O (2,35 mil. tun). Také sem patří spalování pohonných hmot v zemědělství a lesnictví (1,16 mil. tun).
• Odpadové hospodářství: 5,58 mil. tun CO2eq ročně (5,4 % celkových emisí, 0,51 t CO2eq na obyvatele ročně). Emise z odpadového hospodářství produkují především skládky odpadu, ze kterých do atmosféry uniká metan.

Největší znečišťovatelé

Největším jednotlivým emitentem CO2 jsou elektrárny v Počeradech (pět hnědouhelných bloků a jeden na zemní plyn), které ročně vyprodukují 4,69 mil. tun CO2, což je 4,5 % celkových emisí České republiky. Pět největších českých fosilních elektráren, Počerady, Ledvice, Prunéřov, Tušimice a Chvaletice, vyprodukují ročně téměř tolik emisí CO2 jako veškerá silniční doprava.

Emisní faktor elektřiny

Jednotkovým emisím oxidu uhličitého z různých zdrojů se říká emisní faktor. Uvádí množství uhlíku, respektive oxidu uhličitého připadající na jednotku energie ve spalovaném palivu. Udává se v jednotkách t CO2/MWh. V České republice je oficiální emisní faktor elektřiny asi 0,43 tCO2/MWh.

Znamená to, že v průměru se při výrobě 1 megawatthodiny elektřiny v ČR se uvolní 0,43 tuny CO2, aneb 430 kg CO2.

Emisní faktory různých typů elektráren

Emisní faktor uhelné elektrárny je asi 0,36 t CO2 ekv./MWh. Pro hlavní obnovitelné zdroje, tedy větrnou elektrárnu, fotovoltaickou i vodní elektrárnu se uvádí nula. Obnovitelné zdroje se tudíž podle tohoto dokumentu považují za tzv. bezuhlíkové.

Abychom získali reálná měrná čísla z výroby elektřiny, je třeba uvažovat celkové emise všech skleníkových plynů během celé životnosti elektrárny. Musí se započítat např. stavbu/výrobu zařízení, jeho likvidace a případná doprava paliva.

Emise z dopravy uhlí a plynu

Přeprava zemního plynu přes oceán do Česka produkuje více než 100násobek emisí oproti přepravě uhlí. Při dopravě amerického zemního plynu do Česka vznikne přibližně 132 g CO2e na přepravený kilogram plynu, zatímco při dopravě kila uhlí do české elektrárny unikne do atmosféry 0,2-9 g CO2e, tedy více než 100krát méně.

Dopravu a těžbu plynu navíc doprovází úniky, podle některých odhadů totiž do ovzduší uniká až desetina celkově vytěženého zemního plynu, přičemž se jedná o metan, který má z hlediska skleníkového efektu mnohonásobně horší dopad než oxid uhličitý. Naopak při spalování více emisí produkuje uhlí. Z dlouhodobého hlediska se jako nejlepší volba jeví mix obnovitelných zdrojů a jádra, kde problém emisí ze spalování odpadá.

Tanker převážející plyn do Evropy (potažmo ČR) z USA musí urazit zhruba 9 500 kilometrů přes oceán, a to z Mexického zálivu do nizozemského Eemshavenu. Z tohoto přístavu pak plynovodem přes Německo putuje až k nám. Eemshaven přitom leží vzdušnou čarou od českých hranic zhruba 500 km (při výpočtech tedy zde dochází k malému rozdílu a emise z transferu plynu jsou ve skutečnosti o něco větší, jelikož i plynovod je ve skutečnosti delší). Pokud bychom v rámci odhadu počítali s touto vzdáleností, celkově americký plyn musí urazit více než 10 000 km, než se dostane do českých elektráren. Oproti tomu české uhlí do elektrárny putuje řádově jednotky až stovky kilometrů.

Tankery v přepočtu na hmotnost přepraveného paliva produkují méně emisí než vlaky i plynovody. V přepočtu produkovaných skleníkových plynů na objem přepraveného materiálu vychází tankery z běžných typů přepravy jako ekologičtější, vyplývá to z dat startupu Green0meter. Na tunu uhlí, která urazí kilometr vzdálenosti, připadá v případě železniční dopravy 47 g CO2e, zatímco u tankerů a tuny zemního plynu se jedná o 11 g CO2e.

Tankery v přepočtu produkují dokonce méně skleníkových plynů než třeba plynovody, u nichž na tunu plynu, která urazí kilometrovou vzdálenost, připadá 59 g CO2e. Tankery ze srovnání vychází lépe zejména proto, protože dokáží najednou přepravit velké množství paliva.

Tankery produkují méně CO2 než kamiony či dieselové i elektrické vlaky i podle švédské studie publikované v roce 2012. Ačkoliv tankery v celkové produkci emisí vycházejí lépe, autoři studie dodávají, že si stále nezaslouží „zelené označení”, a to zejména kvůli oxidu siřičitému a oxidům dusíků, které při jejich provozu unikají do atmosféry.

Při zohlednění délky celkové trasy, kterou musí dané palivo při cestě do české elektrárny urazit, vychází na kilogram uhlí 0,2-9 g CO2e v závislosti na dané trase. V případě plynu pak emise činí 132 g CO2e na kg plynu. Samotná doprava plynu tak produkuje až o tři řády více emisí.

Uhlíkovou stopu zemního plynu zvyšují jeho úniky

Současně zůstává otázkou, kolik zemního plynu unikne do atmosféry při jeho těžbě a dopravě. Skrze tyto úniky se totiž do ovzduší dostává metan s mnohonásobně větším skleníkovým efektem, než jaký má oxid uhličitý. Např. podle serveru Fakta o klimatu může být tento efekt až 28krát silnější. Dlužno dodat, že oxid uhličitý pak zůstává v atmosféře stovky let, zatímco metan „jen“ desítky let. Při zvážení vysokého skleníkového efektu by ale i tak mohl představovat problém.

Pokud z celkového vytěženého plynu unikne do atmosféry více než 4,9 % jeho vytěženého objemu, stane se z hlediska produkovaných emisí horší než uhlí, došli k tomu němečtí vědci ve své studii z roku 2021. Starší americká studie pak tuto hranici určila ještě přísněji, a to konkrétně na úroveň 3,2 %.

Současné odhady, kolik plynu do atmosféry skutečně unikne, se liší, zpravidla nepřesahují ani nižší zmíněnou hranici. Např. podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) tyto úniky plynu do atmosféry představují 1,7 % z jeho veškeré produkce, ačkoliv tento podíl se může výrazně lišit vzhledem k lokálním podmínkám.

Evropská legislativa by měla pomoci snížit úniky, nicméně otázkou zůstává, zda bychom tuto legislativu nepotřebovali už dříve.

Situaci komplikují emise ze spalování

Zatímco z porovnání emisí z dopravy plynu z USA a českého uhlí vychází lépe uhlí, naopak je tomu u emisí ze spalování. „Na kilogram spáleného uhlí připadá 2,28 kg CO2e, na kilogram plynu je to zhruba o 20 % méně (tento rozdíl může být i větší v závislosti na kvalitě daného uhlí). V obou případech tak z kila spáleného paliva vznikne více než kilo emisí, což je jednoduše způsobeno tím, že v případě CO2 se na každý atom uhlíku navážou dva další atomy kyslíku z atmosféry,“ vysvětluje Milan Mařík z Evropy v datech.

Ačkoliv emise z dopravy paliva nejsou zanedbatelné, při spalování vzniká řádově více skleníkových plynů. Pokud bychom opomenuli úniky, z hlediska emisí by se stále vyplatilo dovážet americký plyn, a to navzdory výrazně větší vzdálenosti, kterou musí urazit. Jako rozhodující se tak jeví zmíněné úniky - a to jednak jejich skutečný rozsah a jednak to, jak efektivně se je povede minimalizovat. Právě to v budoucnu rozhodne.

tags: #emise #CO2 #spalování #uhlí #studie

Oblíbené příspěvky:

• Více o deklaraci
• Vlastnosti košů Hailo Öko Trio Plus
• Životní prostředí v blízkosti domovů
• Tipy pro svatbu v přírodě
• Zdroje a dopady znečištění půdy