Energetické využití odpadu a ochrana životního prostředí v České republice

V současné době se stále více diskutuje o efektivních a ekologických způsobech nakládání s odpady. Jednou z možností je energetické využití odpadu, které v sobě skrývá potenciál pro výrobu elektřiny a tepla a zároveň snižuje množství odpadu ukládaného na skládky.

Energetické využití odpadu (EVO)

Zatímco běžná spalovna slouží pouze k likvidaci odpadů, v ZEVO (zařízení pro energetické využití odpadů) dochází jejich termickým využitím k výrobě tepelné a elektrické energie. Na pomyslném žebříčku preferovaných řešení, jak s odpady nakládat, je tedy jejich energetické využití prostřednictvím ZEVO nadřazené pouhému odstranění, ať již spálením nebo uložením na skládku.

Pro ZEVO platí velmi přísná evropská a česká legislativa, která povoluje jen minimální hodnoty emisí do životního prostředí. V porovnání s klasickými zdroji (např. uhelné elektrárny) jsou ZEVO k lidskému zdraví a životnímu prostředí mnohem šetrnější. Energie vyrobená z odpadu navíc šetří neobnovitelné zdroje surovin, jako jsou uhlí či ropa.

Využívá smysluplně zbytkový odpad (takový, který nelze jinak zpracovat, např. Na rozdíl od skládek je pod neustálým dohledem a pečlivě rovněž kontroluje přivážené odpady (např. Energetické využití odpadů v žádném případě nekonkuruje třídění a recyklaci, naopak je přirozeně doplňuje. Zpracovává totiž tzv. zbytkový odpad, tedy ten, který zůstává po oddělení využitelných a nebezpečných složek z komunálních odpadů.

V souladu s evropskou legislativou bude nakládání s odpady rozděleno do stupnice (tzv. hierarchie) podle preferovaných řešení. Přirozenou součástí této hierarchie je i energetické využití odpadů - tedy výroba elektřiny a tepla, podobně jako třeba z uhlí či biomasy.

Čtěte také: OPŽP a odpady

Zařízení na energetické využití odpadů v ČR

V České republice jsou v současnosti v provozu čtyři ZEVO: v Praze, v Brně, v Liberci a v Chotíkově u Plzně. Stávající roční kapacita ZEVO v České republice je přibližně 750 tisíc tun. První moderní zařízení na energetické využívání odpadů bylo vybudováno na konci 80. let minulého století v Brně - Komárov. Jeho stávající kapacita je asi 248 tisíc tun ročně, což znamená pokrytí roční spotřeby tepla pro 40 tisíc domácností a elektřiny pro 20 tisíc domácností. V současnosti probíhají práce na projektové přípravě výstavby 3. kotle.

Zařízení v Praze - Malešicích bylo zprovozněno v letech 1996-1998. Vystřídalo původní pražskou spalovnu odpadů z 30. let ve Vysočanech. Vyrábí především teplo, elektřinu až od roku 2010, obojí do zhruba 20 tisíc domácností. Kapacita ZEVO Malešice je 310 tisíc tun odpadů ročně.

ZEVO v Liberci s kapacitou 96 tisíc tun za rok začalo fungovat na podzim 1999. V roce 2016 bylo do provozu uvedeno nejmodernější ZEVO v Chotíkově u Plzně. Má kapacitu 95 tisíc tun za rok, pro srovnání, v Plzeňském kraji vzniká ročně asi 260 tisíc tun odpadů.

Příklad technologického procesu: ZEVO Liberec

Zařízení na energetické využití odpadů je spojeno s Teplárnou Liberec energetickým uzlem, což umožňuje využít synergického efektu při odběru např. Komunální odpad, z něhož občané vytřídí recyklovatelné materiály jako papír, sklo a plast je po příchodu do zařízení bez dalších úprav (kromě drcení objemového odpadu jako je nábytek apod.) dávkován do kotle. Zařízení na energetické využití odpadů disponuje jednou technologickou linkou s kapacitou 12 tun odpadu za hodinu.

Funkce jednotlivých technologických celků:

Čtěte také: Česká konference o obnovitelných zdrojích

• Bunkr: Slouží k meziskladování odpadu jako technologické zásoby paliva před jeho energetickým využitím. Velkoobjemový odpad je v případě potřeby drcen hydraulickými nůžkami na drobnější strukturu. Využitelná kapacita bunkrů je 3 000 m3 dovezeného směsného odpadu.
• Kotelna: Je instalováno spalovací zařízení, které se skládá z roštu, hydraulické stanice a topeniště. Kotel je zásobován napájecí vodou, která se přivádí jako demineralizovaná voda z chemické úpravny vod v přilehlé Teplárně. V samotném ohništi dosahuje teplota 950 - 1 100 °C, při níž nastává proces termicko-oxidačního rozkladu odpadu na jednotlivé složky. Vzniklé spaliny jsou při prostupu parním kotlem postupně ochlazovány až na cca 200 °C (výstupní teplota z kotle).
• Škvára: která na konci roštu končí ve vodní lázni, je kontinuálně vyvážená do bunkru škváry. Tato škvára obsahuje max. 3 váhová % organického uhlíku a je součástí směsi popelovin, které se uplatňují ke stavebním účelům.
• Úletový popílek: který se ze spalin zachytí v kotli, je periodicky oklepáván za provozu kotle a je dále transportován do sila popílku, z něhož je pak odebírán k účinné fyzikálně-chemické úpravě, při které se odstraní jeho nebezpečné vlastnosti. Ostatní úletový popílek je ze spalin odlučován v elektroodlučovači a je transportován do téhož sila popílku.

Výroba energie: Energie uvolněná při spalování odpadu je ve formě tepla odebírána spalinám a předávána do vodní páry. Vyrobená přehřátá vodní pára (4,3 MPa, 400 °C) je přes protitlakou turbínu dodávána do teplárenské soustavy (0,75 MPa, 230 °C), čímž je umožněna současná výroba elektrické a tepelné energie. V letním období, kdy není dostatečný odběr tepla, se pára využívá více pro výrobu elektřiny v parní kondenzační turbíně. Spaliny se po průchodu kotlem ochladí na cca 200 °C.

Čištění spalin: Do spalovací komory kotle, kde probíhá selektivní nekatalytická redukce (SNCR), je dávkován 25% roztok čpavkové vody (NH4OH). Popílek obsažený ve spalinách se odlučuje po celé trase spalin (kotel, elektroodlučovač) a transportuje se k další úpravě. Redukce obsahu PCDD/f je realizována ve speciálním katalytickém textilním filtru Remedia, který zajišťuje dostatečnou destrukci těchto látek na neškodné složky. Zachytí se na něm zbytkový popílek, který prošel elektrofiltrem.

Pračka spalin:

• První stupeň (quench + absorpce anorganických kyselin): Ochladí horké spaliny vstřikováním prací vody na teplotu jejich nasycení (přibližně 65 °C). Spaliny jsou nasycovány vodou, která pohlcuje největší díl anorganických kyselin (HCl, HF ).
• Druhý stupeň: Absorpce oxidů síry (SO2, SO3) ze spalin. Výplň pračky zajistí intenzivní styk mezi spalinami a změkčenou vodou s regulovaným dávkováním hydroxidu sodného (NaOH). Spaliny směřují zdola nahoru, prochází výplní proti proudu prací vody.
• Třetí stupeň (odlučování aerosolů): Spaliny procházejí soustavou Venturiho trysek, kde zkrápěním tlakovou vodou probíhá proces odlučování aerosolů vznikajících při spalování a hlavně při redukčních procesech NOx.

Zpracování strusky a popílku: Struska, která se z roštu kotle vynáší do vodní lázně odstruskovače, je kontinuálně vyváděna do bunkru strusky. Surový popílek se odloučí ze spalin a je promýván kyselou vodou tak, aby se odstranily rozpustné soli a extrahovatelné těžké kovy. K čištění se používá pračka spalin, především z jejího prvního stupně.

Technologický proces spalovny SAKO Brno

Spalování odpadu má v Brně dlouholetou tradici. První spalovna byla postavena v roce 1905, ta byla ale zničena za 2. světové války. Technologie je založena na transformaci energie v odpadu jeho spalováním a následném využití této energie v kogeneračním režimu pro výrobu elektřiny a tepla. Smyslem kogenerační technologie je umožnit nezávislost provozu na odběru tepla a zároveň zachovat vysokou účinnost využití energie odpadu.

Čtěte také: Využití odpadu pro energetiku

Komunální odpad je do spalovny svážen svozovými vozidly a velkoobjemovými kontejnery. Po svážení se odpad vysype do betonového bunkru - zásobníku odpadů. Ten vystačí asi na týden provozu spalovny. Srdcem procesu jsou dva parní kotle s roštovým ohništěm, na kterém je odpad řízeně spalován. Každý z nich je schopen spálit za hodinu až 16 tun odpadu a vyrobit 50 tun páry o tlaku 40 bar a teplotě 400°C. Tato pára následně proudí do turbosoustrojí, ve kterém se využívá pro výrobu elektřiny.

Spaliny vzniklé spalováním odpadů jsou čištěny a vypouštěny do atmosféry, škvára je tříděna a dále materiálově využívána, popílek je ukládán na skládku. Pro spalování odpadů je používán vratisuvný rošt MARTIN. Ten je skloněn pod úhlem 26° a je složen z roštnic posazených do tvaru schodiště. Každý druhý schod dělá posuvný pohyb dolů, proti směru sklonu roštu. Tento princip nejenže promíchává hořící vrstvu odpadu, ale také mísí již hořící odpad s odpadem podávaným na rošt. Odpad začíná okamžitě hořet, přičemž teplota v hořící vrstvě je 1000 - 1100°C. Výsledkem spalování je škvára, která propadává na vyhrnovač a je chlazena vodou.

Byla zvolena klasická koncepce se třemi tahy, dvěma bubny a kotlovým svazkem. Spalovací komora kotle je vyzděná žáruvzdornou vyzdívkou provedenou z cihel. Smyslem vyzdívky je zajištění dostatečné teploty a doby setrvání spalin nutné pro vyhoření potenciálně nebezpečných uhlovodíkových sloučenin, tak jak požaduje legislativa. Ve druhém tahu kotle je umístěn deskový přehřívák páry. Čištění spalin je založeno na polosuché metodě. Emise oxidu dusíku jsou snižovány dávkováním močoviny do horní části spalovací komory kotle. Spaliny dále proudí do absorbéru, v jehož horní části se vysokootáčkovou turbínou rozprašuje chemické vápenné mléko. Do absorbéru je současně dávkováno i aktivní uhlí.

Energetické využívání odpadů a ochrana životního prostředí

Termické zpracování odpadů (spalování)Ochrana lidského zdraví a šetrnost k životnímu prostředí jsou základními požadavky při posuzování vhodnosti způsobů využívání odpadů. Spalování odpadů jako technologický proces má více jak stoletou tradici, zatímco však tehdejším cílem bylo odpady především hygienicky odstranit, je v současné době při termickém zpracování odpadů využíván i jejich energetický a materiálový potenciál. Dnes představuje energetické využívání odpadů hospodárnou alternativu k fosilním palivům a spalování komunálních odpadů spolu s jejich látkovým využitím nejvýznamnější způsob využití odpadů, který je schopen zajistit v reálném čase a místě minimalizaci jeho objemu. Energetickým využíváním odpadů se získává elektřina a teplo a dochází rovněž ke snižování množství vypouštěných skleníkových plynů.

Důvody pro energetické využívání odpadů:

• Odpad je ideální náhradou přírodních neobnovitelných zdrojů - směsný komunální odpad dosahuje výhřevnosti hnědého uhlí
• ČR dlouhodobě neplní požadované limity EU pro omezování množství skládkovaných biologicky rozložitelných odpadů
• ČR významně zaostává za vyspělými evropskými státy ve využívání odpadů jako zdroje energie
• Energetické využívání spalitelných odpadů, které nelze látkově využívat, vyhovuje všestranným nárokům kladeným na ochranu životního prostředí
• Energetickým využíváním dojde ke snížení dovozní závislosti na primárních energetických zdrojích (zemní plyn, ropa)

Energetické využívání odpadů zaujímá v hierarchii nakládání s odpady až čtvrté místo. Vždy je kladen důraz především na předcházení jeho vzniku, opětovné či materiálové využití. Zařízení EVO Komořany předpokládá využití těch odpadů, které zůstanou po vytřídění tzv. využitelných složek komunálních odpadů a nelze je již jinak, tzn. materiálově využít a v současné době jsou ukládány na skládky. Spalovny odpadů budou hodnoceny jako zařízení pro energetické využívání odpadů pouze pokud bude jejich koeficient energetické účinnosti rovný nebo vyšší jak 65 %.

V České republice vyprodukujeme dle dostupných dat MŽP ČR z roku 2021 přibližně 5,9 mil. tun komunálního odpadu ročně. Z tohoto množství se přibližně 50 % uloží na skládky, 38 % využije materiálně a pouhých 12 % energeticky. Rozvinuté země Evropy, k nimž bychom se chtěli přiblížit, odpady recyklují, zbytek energeticky využívají a skládkují minimálně.

Definice EVO

Za energetické využívání odpadů se spalování odpadů považuje pouze tehdy, jestliže:

• Použitý odpad nepotřebuje pro vlastní zapálení ke spalování podpůrné palivo a vznikající teplo se použije pro potřebu vlastní nebo dalších osob, nebo
• Odpad se použije jako palivo nebo jako přídavné palivo v zařízeních na výrobu energie za podmínek stanovených právními předpisy o ochraně ovzduší.

Pokud nejsou splněny výše uvedené podmínky, jedná se jen o odstraňování odpadů, tedy prosté spalování odpadů bez dalšího užitku. Spalovny odpadů budou hodnoceny jako zařízení pro energetické využívání odpadů pouze pokud bude jejich koeficient energetické účinnosti rovný nebo vyšší jak 65 %.

Analýza výskytu směsného komunálního odpadu velkoobjemového odpadu z dojezdové vzdálenosti do 70 km od Komořan ukázala, že energeticky využitelného je k dispozici až cca 260 tisíc tun vhodného odpadu. Je tedy patrné, že zvolená kapacita zařízení není schopna zpracovat veškerou produkci odpadů a umožňuje využít další způsoby nakládání s odpady (tj. prevence, opakované použití, recyklace, třídění apod.). Zařízení EVO Komořany tyto činnosti NEOMEZUJE.

Oběhové hospodářství a energetické využití odpadů

V roce 2018 a 2019 byla definována evropská legislativa oběhového hospodářství. Po cca 5 letech lze zhodnotit, že tehdy definované strategické plány a politiky, jak v dalších patnácti letech nakládat v evropském prostoru s odpady, byly smysluplné a měly reálný věcný základ. Od roku 2018 a s odstupem dalších dvou let byla v jednotlivých státech transponována nová pravidla evropských směrnic do národních legislativ. V České republice byla nová národní legislativa schválena v dostatečně komplexní formě v polovině roku 2021. Obce dostaly národní legislativou poprvé po 30 letech povinnost dosahovat konkrétních cílů vytřídění komunálních odpadů, a to v mírách ne zcela snadných k dosažení. Ve finálním roce 2035 mají obce vytřídit minimálně 70 % všech vznikajících komunálních odpadů.

Všechny obce v ČR mají aktuálně pouhý jeden rok do nutnosti splnění cíle vytřídění nejméně 60 % veškerých komunálních odpadů (cíl definován zákonem o odpadech pro rok 2025). Mezi kraji existují významné rozdíly, jak v přístupu obcí k této agendě, tak ve výsledcích třídění. Současně viditelně klesá množství směsného komunálního odpadu (SKO). Podmínkou toho, aby množství SKO klesalo, je vždy prodloužení intervalu svozu černé popelnice. Na tyto systémy pak musí být navázány kvalitní třídící linky (manuální, poloautomatické, či automatické), které z odpadů v barevných kontejnerech připraví druhotné suroviny vhodné pro využití v průmyslu. V ČR každoročně roste množství surovin, které předá odpadový sektor k využití do průmyslu. To je pozitivní.

Příkladem efektivně fungujících regionů je například severní Morava, velmi dobře s tříděním jsou na tom také obce v Olomouckém kraji a na střední i jižní Moravě, dále např. v Královehradeckém a Pardubickém kraji. V řadě jiných krajů jsou pozitivní posuny významně pomalejší. Je pozitivní, že Česká republika se v analýze Evropské komise (EK) zařadila mezi pouhých 9 evropských zemí, které jsou podle hodnocení EK nejblíže ke splnění cílů roce 2025 a jejich splnění je podle EK pravděpodobné.

Budoucnost energetického využití odpadů

Většina západních, ale i severských států již viditelně odstupuje od budoucího řešení odpadového hospodářství přes koncovky projektované na směsný komunální odpad. Proč tomu tak je? I tyto státy se zavázaly ke splnění legislativních cílů oběhového hospodářství a i ony musí reportovat a prokazovat plnění stanovených zákonných povinností.

Evropská komise definovala do svého Akčního plánu k oběhovému hospodářství konkrétní cíl k tomuto pro členské státy. Je zde definováno, že členské státy mají zajistit do roku 2030 redukci vznikajícího množství směsných komunálních odpadů minimálně o 50 % ve vztahu k roku 2020. Některé státy již na svém území aktivně prosazují nutnost předchozí úpravy směsného komunálního odpadu technologickým tříděním před jakoukoli formou jeho energetického využití. Je to logické, protože po spálení odpadu, již není možno materiálově využít řadu původně recyklovatelných frakcí, které se v komunálním odpadu nacházejí.

V mnoha státech se proto realizují projekty třídících linek na směsné komunální odpady, podobných té nejnovější v Ostravě, která byla oficiálně spuštěna v říjnu 2023 a má velmi dobré provozní výsledky. S účinností přes 95 % vytřídí materiálově využitelné frakce jako např. PET lahve, hliníkové plechovky či další kovové odpady, ale i další druhy plastů. Linku lze navíc nastavit prakticky na jakékoli složky komunálních odpadů. Své místo v systému mají samozřejmě i linky manuální a poloautomatické.

Podstatnou součástí severomoravského řešení je využití vytříděné a již nerecyklovatelné složky komunálních odpadů ve vhodné moderní energetické koncovce na tento druh energetického materiálu. Ten má, co se týká výhřevnosti, vlastnosti podobné jako hnědé uhlí. Takové zařízení se na Moravě, na základě strategické úvahy a dekarbonizačního úsilí, realizovalo. Aktuálně se jedná o multipalivový fluidní kotel v Přerovské teplárně. Zde jsou paliva z nerecyklovatelných odpadů (TAP) využívána k výrobě tepla pro občany.

Česká republika má navíc nově od roku 2023 i samostatnou vyhlášku pro paliva z odpadů, kdy tato paliva, po splnění podmínek evropské technické ISO normy, nejsou odpadem, ale výrobkem. V řadě evropských států, kde již měli postavené velké kapacity spaloven na směsný komunální odpad z historie, se tyto buď odstavují po skončení životnosti, nebo se před stávající spalovny staví tzv. presortingové linky, které mají za úkol vytřídit recyklovatelné složky odpadů. Nejlepším příkladem takovýchto uspořádání je Švédsko, ale i Francie, Polsko, Holandsko, Lotyšsko, apod., kde třídění směsného komunálního odpadu před spalovnou je již zcela běžná a někde také už předepsaná součást zpracování odpadů.

Legislativa a výhledy do budoucna

V listopadu 2023 proběhlo v Evropském parlamentu hlasování o obsahu návrhu nařízení o obalech a obalových odpadech (tzv. PPWR). Byla zde odhlasována jedna podstatná povinnost, která může mít zásadní dopad na další procesy jak v odpadovém hospodářství, tak i v energetice. Evropským parlamentem schválenou povinností je sběr veškerých obalových materiálů (papír, plasty, karton, sklo, železné kovy, hliník, dřevo, a další) v míře 90 % k roku 2029, a to za pomoci systémů tříděného sběru.

Na půdě Evropského parlamentu zároveň proběhla opět diskuze, kterou Evropský parlament již zná, a to diskuze o zákazu spalování neupraveného směsného komunálního odpadu. Tentokrát nebyl navržený zákaz spalování neupraveného směsného komunálního odpadu nakonec odhlasován.

S nástupem ministra Hladíka se k překvapení a nelibosti řady investorů do technologií oběhového hospodářství v České republice ministerstvem přislíbila dotace pro aktuálně cca sedm projektů spaloven neupravených směsných komunálních odpadů. Zelené organizace se proti tomuto postoji MŽP hlasitě vymezily a připravily analýzy množství směsných komunálních odpadů, pro které by v ČR mohla být kapacita ZEVO relevantní.

Závěr

To, co Česká republika potřebuje v oblasti energetického využití odpadů nejvíce, jsou zejména odpadové bioplynové stanice na biologickou složku komunálních odpadů. Biosložky je ve směsných komunálních odpadech stále velké množství a je možno ji efektivně a moderně využít. Dále nezbytně potřebujeme energetické koncovky na vytříděné nerecyklovatelné odpady z třídících linek. Tedy například teplárny, jako je ta v Přerově, které díky efektivním spalovacím technologiím (např. fluidnímu kotli) umí využívat výhřevnější paliva z odpadů, než je standardní směsný komunální odpad.

Není žádným tajemstvím, že i ty největší připravované projekty ZEVO mají své nejbolavější místo právě v oblasti vysokého rizika budoucího nedostatku vhodného vstupujícího odpadu, tedy zejména SKO, ale i velkoobjemových odpadů. Proto jsou přísliby budoucího potřebného množství SKO novým spalovnám z odborného hlediska "ne zcela reálné".

tags: #energetické #využití #odpadu #ochrana #životního #prostředí

Oblíbené příspěvky:

• Skladování nebezpečného odpadu v ČR
• Odpadní potrubí u rodinného domu - hloubka uložení
• Anglická flora
• Průvodce tříděním odpadu
• Zpětná Klapka DN 100: Instalace