Emise hoření zemního plynu: Studie a dopady

Roční objem emisí České republiky je 103,53 mil. tun CO2eq (údaj z roku 2023). Všechny hodnoty v grafu jsou antropogenní emise skleníkových plynů CO2, N2O, CH4, HFC, PFC, SF6, NF3 vyjádřené jako CO2eq. Jednotka CO2 ekvivalent zohledňuje dlouhodobý efekt skleníkových plynů v atmosféře a převádí je na množství CO2, které by mělo stejný efekt.

Emise 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). 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.

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 %). Neelektrifikovaná vlaková doprava ročně způsobí emise 0,22 mil. tun CO2eq (0,2 %), v grafu je započtena v rámci ostatní dopravy. Emise z letecké dopravy jsou 1,06 mil. tun tun CO2 (1,0 %, 97,9 kg na obyvatele ročně) a odpovídají emisím vyprodukovaným lety z letišť v ČR. 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.

Čtěte také: Vše o emisních normách

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). K omezení emisí metanu ze zemědělství by vedlo snížení počtu chovaného dobytka (a s tím související snížení spotřeby hovězího masa a mléčných výrobků), změna nakládání se statkovými hnojivy (například jejich stabilizací v bioplynových stanicích) a méně intenzivní hnojení průmyslovými hnojivy.

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. Ten vzniká rozkladem biologicky rozložitelného materiálu (papíru, kartonu, textilií a bioodpadu) v tělese skládky.

Pro snadnější možnost srovnávání emisí napříč státy EU vynecháváme kategorii lesnictví a využití půdy (která bývá označována LULUCF podle anglického Land use, land use change, forestry). Díky ukládání uhlíku v zeleni má totiž tato kategorie ve většině států EU záporné emise, což komplikuje vizualizaci. Sektor LULUCF se také často ze srovnávání vynechává, protože záporné hodnoty v tomto sektoru mohou zakrývat strukturální emise z energetiky, průmyslu a zemědělství a také tento sektor obsahuje vysokou nejistotu v datech a je náchylnější na výkyvy v čase.

Emisní inventura poskytovaná Eurostatem využívá formát a strukturu dat CRF (Common Reporting Format). Veškerá metodika k výpočtům a reportingu je na stránkách národního programu inventarizace emisí (NGGIP - national greenhouse gas inventory programme) a je závazná pro všechny státy UNFCCC. Údaje odpovídají emisím vyprodukovaným v dané zemi, avšak vzhledem k vývozu a dovozu zboží nemusejí odpovídat emisím vzniklých ze spotřeby v dané zemi. ČR například do dalších zemí EU vyváží elektřinu, ocel, automobily apod. a dováží zboží z jiných zemí EU nebo z Číny.

Zahrnutí letecké dopravy je podobně problematické - zobrazený příspěvek letecké dopravy odpovídá emisím vyprodukovaným lety z letišť v ČR. Je to tedy pravděpodobně podhodnocený údaj (mnoho Čechů létá z Vídně či Bratislavy) a neodpovídá zcela množství emisí, které Češi způsobí (typicky např. let českého člověka do New Yorku s přestupem v Amsterdamu se započítá do zobrazených emisí jen jako Praha-Amsterdam, zatímco emise z letu Amsterdam-New York se započtou Nizozemsku).

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Studie spalování zemního plynu s příměsí vodíku

Diplomová práce Ing. Josefa Wintera (Ak. rok: 2022/2023, Vedoucí: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D., Oponent: Ing. Martin Lisý, Ph.D.) se zabývá spalováním zemního plynu s příměsí vodíku v určitých objemových koncentracích. Byla sledována změna fyzikálních parametrů vlivem přidáváním vodíku, který se svými vlastnostmi odlišuje od zemního plynu. Práce je rozdělena na rešeršní část, kdy jsou popsány vlastnosti zemního plynu a vodíku včetně vzájemného porovnání, vlivy vlastností plynů na plamen, emise nebo teplotu. V druhé části byl proveden výpočet pro zvolené parametry ohniště a sledovány změny fyzikálních vlastností vlivem přídavku vodíku a shrnuty poznatky, které bude nutné vzít v úvahu při konstrukci ohniště.

Klíčová slova studie:

• Zemní plyn
• Vodík
• Spalování
• Emise
• Teplota
• Účinnost ohniště
• Sálavost plamene

V závěrečné kapitole jsou uvedeny tabulky vlivu přídavku vodíku na různé parametry spalování, nicméně u výpočtů není zřejmé, jaké jsou vstupní parametry a postrádám detailnější popis a vliv výsledků na konstrukční a technické provedení, na materiálové požadavky, atd.

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.

Oproti tomu české uhlí do elektrárny putuje řádově jednotky až stovky kilometrů. Uhlí každopádně neslouží jen pro lokální účely, dopravuje se i do dalších míst v ČR a na Slovensku. Další významný zdroj uhlí pro české elektrárny představuje Lom Vršany.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

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. 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.

Úniky zemního plynu a jejich dopady

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. 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. Současné odhady, kolik plynu do atmosféry skutečně unikne, se liší, zpravidla nepřesahují ani nižší zmíněnou hranici. IEA i EDF ve svých dokumentech každopádně upozorňují, že se jedná pouze o odhady, které mají své limitace kvůli současnému nepřesnému měření úniků, a skutečné hodnoty mohou být vyšší.

Úniky nicméně pomůže snížit nová evropská legislativa. „Evropa již má hotovou legislativu v oblasti snižování emisí metanu v sektoru energetiky. Za úspěch, za kterým stojí také tlak nevládních organizací, považuji zejména to, že od roku 2027 budou i pro dovozce plynu do EU platit pravidla o monitorování úniků metanu z jejich infrastruktury a jejich reportování,“ doplňuje Murzynová. Otázkou ale zůstává, zda bychom tuto legislativu nepotřebovali už dříve. Zatímco z porovnání emisí z dopravy plynu z USA a českého uhlí vychází lépe uhlí, naopak je tomu u emisí ze spalování. 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. Nicméně i při 100% omezení úniků plynu budou stále vznikat emise při jeho spalování.

Otázkou tedy je, jak efektivní je v současnosti investovat do infrastruktury pro zemní plyn, který je vnímán jako jakási přestupní stanice k obnovitelným zdrojům, protože do roku 2050 by měla být Evropa podle svých cílů uhlíkově neutrální „Finanční prostředky by mohly být rovnou alokovány na obnovitelné zdroje, případně kombinaci obnovitelných zdrojů a jádra, které mají uhlíkovou stopu výrazně menší. Například prostředky z evropských fondů nebo získané z prodeje emisních povolenek by měly být využity právě pro zelenou modernizaci v členských zemích EU,“ říká Kateřina Novotná, šéfredaktorka portálu CSRD.cz.

Emisní faktory různých typů elektráren

Jednotkovým emisím oxidu uhličitého z různých zdrojů se říká emisní faktor. V České republice je oficiální emisní faktor elektřiny asi 0,43 tCO2/MWh. Nízkouhlíkové zdroje jsou solární, větrné a jaderné elektrárny. Obnovitelné zdroje se tudíž podle tohoto dokumentu považují za tzv. bezuhlíkové. Když si kliknete na jednu zemi, tak je vidět okamžitá spotřeba, podíl jednotlivých typů elektráren a u nich uvedená tzv. uhlíková intenzita (tyto čísla jsou ze zmíněné studie IPCC 2014).

Z hodnocení měrných emisí skleníkových plynů i z dalších dopadů (např. vliv těžby a distribuce paliv na krajinu, místní znečištění ovzduší, znečištění vody) vychází, že obnovitelné zdroje elektřiny jsou lepší než neobnovitelné, tedy např. elektřina z uhlí, zemního plynu nebo popř. Dnes je snadné si vybrat ve své domácnosti (i ve firmě, úřadě) dodavatele elektřiny, která bude pocházet výhradně z obnovitelných zdrojů. Cena za tuto elektřinu je skoro stejná jako ta tzv. fosilní.

Studie: OZE s bateriemi mohou mít větší uhlíkovou stopu než plynová elektrárna s CCS Uhlíková stopa za životní cyklus elektráren spalujících zemní plyn vybavených technologiemi na zachycování emisí CO2 může být srovnatelná se solárními či větrnými elektrárnami. Při využití bateriového úložiště k sesouladění výroby elektřiny z větrných či solárních elektráren a poptávky po elektřině jsou na tom uvedené obnovitelné zdroje dokonce hůře. Vyplývá to ze studie výzkumníků z Oxfordského institutu pro energetická studia.

Spojení bateriových úložišť s obnovitelnými zdroji nicméně podle Oxfordského institutu pro energetická studia vede k významnému růstu nákladů na vyrobenou elektřinu a zároveň k poměrně zásadnímu navýšení uhlíkové stopy. Podle autorů studie tak bude zemní plyn i do budoucna hojně využívaným palivem a to zejména v regionech, kde je ve velkém těžen. Regiony s omezenou těžbou mohou zase využít diverzifikované dodávky ve formě zkapalněného zemního plynu.

Zkapalněný zemní plyn (LNG) a jeho emisní stopa

V poslední době se začíná zvyšovat zájem o emise spojené s LNG. Robert Howarth upozorňuje na emisní stopu zkapalněného zemního plynu (LNG) a srovnává ji s dalšími fosilními zdroji energie. Hlavním problémem u LNG nejsou emise, které vznikají při jeho spotřebě, ale především emise metanu, který uniká při manipulaci s ním. Riziko úniku metanu tak hrozí při těžbě, přepravě a v případě LNG i při zkapalňování a následném zplyňování. Podle Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) při OSN, je metan odpovědný za zhruba 30 procent veškerého globálního oteplování pozorovaného od poloviny 19. století. Metan je po oxidu uhličitém (CO2) druhým nejrozšířenějším antropogenním skleníkovým plynem a tvoří asi 16 procent celosvětových emisí. Hlavním problémem u metanu tak není jeho množství, ale jeho mnohonásobně větší dopady na klima.

Úniky metanu jsou tak závažné, že EU schválila další část balíčku Fit for 55, který se zabývá právě emisemi metanu. Nařízení nově zavádí způsob reportingu emisí metanu v energetice, které by měly být započítávány do původu energetického zdroje. Bude tedy muset být reportováno, jaké emise metanu byly vypuštěny při jeho těžbě, zpracování apod., což se v budoucnu může stát problémovým právě pro LNG.

Dopis se odkazuje i na právě výše zmíněnou studii, jejíž závěry uvádí, že LNG může mít v některých případech až 2,5násobně horší dopad na klima v dvacetiletém horizontu než například lokálně vytěžené a spálené uhlí.

Howarth doporučuje odchod od LNG a zastavení výstavby nové LNG infrastruktury, což je v současném světě rapidně se rozvíjejícího trhu s LNG radikální myšlenka. Při dopravě zemního plynu z USA do Česka vznikne přibližně 132 g CO2e na přepravený kilogram plynu, při přepravě kila uhlí v tuzemsku unikne do atmosféry 0,2-9 g CO2e, na některých trasách tedy více než 100krát méně. Dopravu a těžbu plynu navíc doprovází úniky, podle některých odhadů do ovzduší uniká až desetina celkově vytěženého zemního plynu.

Vědecké studie z nedávné doby ale přinesly znepokojující závěry, že unikající plyn, tedy zejména metan, může v atmosféře natolik zvýšit skleníkový efekt, že se smaže domnělá úspora v emisích oxidu uhličitého.

Poslechněte si Naturu Plus.

tags: #emise #hoření #zemního #plynu #studie

Oblíbené příspěvky:

• Ekologické aktivity Lucie Hrubé
• Odpad Zličín
• Cena pronájmu kontejneru
• Snižování Odpadu
• Zemědělství v ČR