Energetické Využití Odpadu v České Republice

Obsahem této práce je zhodnocení energetického využití odpadů. V úvodu je popsáno seznámení s aktuálním postojem České republiky ohledně nakládání s odpady, včetně popisu jednotlivých technologií nakládání s odpady. Následující kapitola pojednává o využití odpadu jako paliva pro energetické účely. Je zde rešeršní formou zpracován princip spalování odpadu a technologie pyrolýzy. Dále jsou rozebrány způsoby čištění jednotlivých složek spalin. Předposlední kapitola je věnována legislativě, jež ovlivňuje ekologii energetického využívání odpadu a srovnání emisí různých stacionárních zdrojů znečištění produkujících energii.

Zařízení na energetické využití odpadu ekologicky zpracovávají komunální odpady, které již nelze dále recyklovat. Pro krajská a okresní města představují technologii, díky níž splní všechny požadavky nové odpadové legislativy. ZEVO je navíc důležitou součástí oběhového hospodářství - zužitkovává totiž energii obsaženou v odpadech k výrobě tepla a elektřiny. Šetrný provoz s minimálními dopady na okolní prostředí je pro ZEVO klíčový. Také proto tato zařízení vyrůstají a úspěšně fungují po celé Evropě, včetně center měst.

ZEVO představuje pojistku, že se vedení města či obce v důsledku případného dalšího zpřísnění odpadové legislativy nedostane do potíží. ZEVO řeší razantní růst nákladů za skládkování odpadu, pokud se městu nepodaří dosáhnout vysokého stupně jeho třídění, jakým nová odpadová legislativa podmiňuje udělení tzv. třídící slevy. Tato třídící sleva se však bude průběžně snižovat a po roce 2030 zcela skončí. ZEVO je pro odběratele tepla i elektřiny pojistkou stabilních a předvídatelných cen. ZEVO je řešením i pro menší a střední města. Na zařízení ZEVO lze čerpat dotační tituly.

ZEVO dále z odpadu třídí i tuny toxických kovů, které jsou převedeny na stabilní a nerozpustné formy a v podobě stabilizovaného filtračního koláče předány na skládky nebezpečných odpadů. Odpad je stále více využíván jako surovina. Odpady, které je možné spálit, mohou být zdrojem energie, která může být dále využita. Pozitivním jevem je, že čím dál méně odpadu končí na skládkách. To souvisí s rozvojem spaloven, do kterých míří směsný komunální odpad.

Komunální odpad tvoří 60 % veškerého odpadu vyprodukovaného v České republice. Jelikož už tento odpad nelze třídit a recyklovat, je z něho ve spalovnách vyráběna elektrická energie nebo teplo. Množství energie, které se při spalování uvolní, se označuje pojmem výhřevnost. Výhřevnost je udávána pro suchý odpad v jednotce MJ/kg nebo MJ/m3, tedy milion Joulů (jednotka energie) na kilogram nebo metr krychlový. Výhřevnost směsného komunálního odpadu je závislá především na jeho skladbě. Hraniční hodnota pro energetické využití je v České republice stanovena na 6,5 MJ/kg. V praxi to znamená, že odpad s větší výhřevností není možné uložit na skládku.

Čtěte také: OPŽP a odpady

Odpad dovezený do spalovny je nejprve roztříděn na odpad určený k recyklaci a odpad určený ke spálení. Spálením se sníží objem odpadu na 10 až 15 % původního objemu a zároveň dochází ke zničení toxických chemických látek a patogenů obsažených v odpadu. Kromě tepla vzniká při spalování také popel a struska a produkce emisí plynných škodlivin (NOx, CO, SO2, SO3, HCl, HF). Efektivní čištění spalin ovšem zvyšuje náklady na spalování odpadu. Vysoké náklady samozřejmě připadají také na výstavbu a provoz spalovny. Pro spalování odpadu ovšem mluví především koncentrace obyvatelstva a nedostatek velkých ploch pro zřízení dalších skládek. Kromě běžného komunálního odpadu je spalován i průmyslový a zdravotnický odpad či čistírenský kal.

Zařízení na energetické využití odpadu v České republice

V České republice jsou v současné době v provozu čtyři podobná zařízení.

• Brno (SAKO Brno, a. s.)
• Praha (Pražské služby, a. s.)
• Liberec (Termizo, a. s.)
• Obec Chotíkov u Plzně

SAKO Brno

První spalovna na území dnešní České republiky byla vybudována právě v Brně už v roce 1905. Fungovala až do roku 1941 a o čtyři roky později byla poškozena během bombardování. Druhá spalovna byla v Brně postavena v letech 1984 až 1989. V roce 1994 byl provoz rozšířen o 2. V letech 2008 až 2010 došlo k dalším modernizacím spalovny - byly vyměněny kotle, instalována turbína o výkonu 22,7 MW, pořízena nová filtrační zařízení, vzduchový kondenzátor pro turbínu a dotřiďovací linka pro PET láhve, hliníkové plechovky, tetrapacky a papír. Brněnská spalovna má kapacitu 248 000 tun odpadu ročně.

ZEVO Malešice

První spalovna v Praze byla postavena ve Vysočanech v průběhu let 1930 až 1933 a do provozu byla uvedena o rok později. Její provoz skončil v roce 1997. Vznik nové spalovny v Malešicích se datuje k roku 1998 a nachází se na území Štěrbohol, ale vstupní trakt má na území Malešic. Díky instalaci katalyzátorů v roce 2007 se významně zlepšily emisní parametry. Současná kapacita spalovny ZEVO Malešice je 330 000 tun odpadu ročně. Spalovna disponuje 4 kotly a každý dokáže spálit až 15 tun odpadu za hodinu. Ze spáleného odpadu se vyrábí hlavně tepelná energie. Teplo se dále distribuuje do domácností nebo se využívá na výrobu elektrické energie.

Termizo Liberec

Spalovna Termizo funguje v Liberci od roku 1999. Za rok dokáže zpracovat 96 000 tun odpadu.

Čtěte také: Využití vody z nádobí

ZEVO Plzeň

Nejnovější spalovna v České republice se nachází v obci Chotíkov u Plzně a její provoz byl spuštěn v roce 2016. Ročně spalovna zpracuje 105 000 tun odpadu. Zařízení zásobuje teplem město Plzeň a elektřina je odváděna do rozvodné sítě. Maximální tepelný výkon je 31,65 MW s předpokládanou roční dodávkou tepla cca 400 000 Gigajoul.

ZEVO a jeho funkce

Zařízení na energetické využití odpadu ZEVO je jeden ze způsobů, jak maximalizovat využití zbytkového komunálního odpadu, který nebude možné recyklovat. Zatímco běžná spalovna slouží pouze k likvidaci odpadů, ZEVO vyrábí z našich odpadů tepelnou a elektrickou energii. Tuto energii je možné využít v domácnostech pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody a jako zdroj elektrické energie. Rozdíl mezi spalováním odpadů a energetickým využitím odpadů definuje Zákon o odpadech. Tento zákon stanovuje pro energetické využití odpadů nejnižší energetickou účinnost 65%. V současnosti se jedná o nejekologičtější způsob využití zbytkového komunálního odpadu a dalších vhodných odpadů pro energetické využití, které nelze recyklovat ani jinak smysluplně zpracovat. ZEVO tak doplňuje koncept oběhového hospodářství v ČR. V ZEVO dojde k redukci objemu odpadu o 90 %. Emisní limity pro ZEVO jsou přísnější, než limity pro konvenční uhelné zdroje. ZEVO pomůže městům a obcím vyřešit otázky nakládání s odpady dle platné legislativy. Ze škváry vzniklé spalováním odpadu v ZEVO budou vytříděny kovy. ZEVO funguje podobně jako teplárna. Místo uhlí nebo jiných primárních paliv je palivem zbytkový komunální odpad. V kotli je odpad řízeně spalován. Uvolněná energie vyrábí přehřátou páru.

Největší část celého ZEVO tvoří technologie na čištění spalin, které se uvolňují při spalování odpadů. Spaliny z kotle putují do vysoce účinného komplexního systému čištění. 12 000 tun odpadu, který se nedá dále recyklovat, stačí k výrobě tepla pro 3000 domácností a elektrické energie pro 500 bytů či domů. K přeměně odpadu, jenž by jinak skončil na skládkách, slouží ZEVO - zařízení na energetické využití odpadu. Naše skupina ENETIQA provozuje ZEVO v Liberci s kapacitou 96 000 tun odpadu ročně. Naše dceřiná společnost TERMIZO každý rok na užitečné energie promění 96 000 tun odpadu. Z něj vyrábí teplo pro více než 13 000 domácností a do veřejné sítě dodává 13 GWh elektřiny, což je roční spotřeba cca 3000 domácností.

Energetické využití odpadu v Evropě

Energetické využití odpadů je v dnešní době, kdy Evropa v čele s Německem nastoupila na cestu snižování emisí skleníkových plynů a zvyšování využívání obnovitelných zdrojů energie, stále častěji skloňovaným tématem. Energetické využití odpadů znamená využití tepelné energie uvolněné při spalování odpadů k výrobě elektřiny a tepla. Kogenerační zařízení využívající k výrobě elektřiny a tepla odpad jsou v České republice obecně označována jako zařízení na energetické využití odpadů (ZEVO). Podle aktuálních dat evropského svazu CEWEP (Confederation of European Waste-to-Energy Plants) bylo ke konci roku 2017 v Evropě v provozu 518 ZEVO s celkovou roční kapacitou 93,6 mil. tun odpadu. Tato čísla přitom nezahrnují zařízení spalující nebezpečné odpady.

Nejvíce ZEVO je aktuálně v provozu ve Francii (126) a Německu (121). Největší celkovou roční kapacitu mají ZEVO v Německu (26 mil. t/rok), Francii (14,7 mil. t/rok) a ve Spojeném království (9,5 mil. t/rok). Zajímavý je také pohled na kapacitu ZEVO vztaženou na obyvatele. V této statistice je na pomyslném prvním místě Dánsko (0,62 t/obyvatele), následované Švédskem (0,56 t/obyvatele), Švýcarskem (0,46 t/obyvatele) a Nizozemskem (0,44 t/obyvatele). Právě Švédsko je současně jedinou zemí v Evropě, ve které hodnota kapacity ZEVO na obyvatele převyšuje produkci komunálního odpadu vztaženou na obyvatele (0,44 t/obyvatele). Švédsko je navíc velmi daleko v míře recyklace komunálních odpadů (52 % v roce 2014). Důsledkem je skutečnost, že tato severská země velkou část odpadu spáleného ve svých ZEVO importuje ze zahraničí. Podle posledních dostupných dat bylo v roce 2014 importováno do Švédska zhruba 2,7 mil. tun odpadů. V ZEVO bylo v tom samém roce spáleno 5,7 mil. tun, z čehož 2,1 mil.

Čtěte také: Odpad a recyklace v Česku

Pokud se podíváme na tyto státy jako celek, zjistíme, že od roku 2010 vzrostl jak počet, tak celková roční kapacita evropských ZEVO. Zatímco počet ZEVO se mezi lety 2010 a 2017 zvýšil o přibližně 15 % z 451 na 518, celková roční kapacita ZEVO v Evropě vzrostla o téměř 30 % z 73,3 na 93,6 mil. tun. Z uvedených čísel a grafů je tak zřejmý nastavený růstový trend v této oblasti.

Plán odpadového hospodářství ČR

Plán odpadového hospodářství ČR pro období 2015-2024 (POH ČR), který vláda ČR schválila 22. 12. 2014, stejně jako česká legislativa odpadového hospodářství jsou založeny na principu dodržování hierarchie nakládání s odpady, která je následující:

1. Předcházení vzniku odpadů
2. Příprava k opětovnému použití
3. Recyklace odpadů
4. Jiné využití, například energetické
5. Odstranění odpadů

POH ČR v prognóze nakládání s komunálním odpadem předpokládá, že na základě trendů v některých zemích EU (Dánsko, Nizozemsko, Německo, Rakousko, Švédsko, Švýcarsko a dalších) bude stále významnější roli hrát jeho energetické využití, které by postupně mělo nahradit odstraňování komunálního odpadu skládkováním. Zatímco v roce 2013 bylo podle POH ČR téměř 50 % komunálního odpadu uloženo na skládky a pouze 11,6 % bylo energeticky využito, v roce 2024 by míra skládkování měla klesnout na 12,3 % a míra energetického využití vzrůst na 27,7 %.

V České republice jsou v současné době provozována celkem čtyři ZEVO - SAKO Brno, ZEVO Malešice, ZEVO Termizo a nejmladší ZEVO Plzeň, které zahájilo zkušební provoz v roce 2016.

Historie a vývoj ZEVO v ČR

Nejstarším zařízením využívajícím energii spalovaného odpadu, jehož historie se datuje až na počátek 20. století, byla takzvaná brněnská smetárna (od slova smetí). Výstavba původní brněnské smetárny, vůbec první spalovny na území tehdejšího Rakouska-Uherska, byla zahájena na podzim roku 1904, do provozu byla uvedena za necelý rok. Již původní zařízení využívalo teplo z odpadu k výrobě elektrické energie. Tato spalovna však ukončila svůj provoz v roce 1941, o několik let později byla zničena při spojeneckém bombardování. Výstavba současné brněnské spalovny SAKO Brno byla zahájena v roce 1984, její první kotel byl zprovozněn v roce 1989. Spalovna disponuje dvěma kotli, z nichž každý dokáže při plném provozu každou hodinu zpracovat 14 až 16 tun odpadu. Zařízení tak ročně dokáže s 85% účinností spálit 248 tisíc tun odpadu a jeho energii využít pro výrobu elektřiny a dodávku tepla do soustavy centrálního zásobování teplem (CZT). Brněnská spalovna je v letních měsících hlavním zdrojem tepla v Brně, svou roční výrobou by dokázala pokrýt energetické potřeby města s 30 tisíci obyvateli.

V pořadí druhým zařízením pro energetické využití odpadu v České republice se v roce 1998 stalo pražské ZEVO Malešice. Základem malešického ZEVO jsou čtyři kotle s válcovými rošty, přičemž každý může za hodinu spálit až 15 tun tuhého komunálního odpadu a vyrobit z něj 36 tun páry, která dále slouží k výrobě elektrické energie a dodávce tepla. Přestože kapacita zařízení přesahuje 300 tisíc tun, ročně se v Malešicích zpracuje zhruba 210 tisíc tun komunálního odpadu, ze kterého ZEVO dokáže získat okolo 35 GWh elektrické energie a 840 TJ tepla. Po spálení se sníží původní hmotnost odpadu na přibližně čtvrtinu, jeho objem na pouhou desetinu. Vzniklá škvára navíc může být využita ke stavebním účelům.

Pouhý rok po zprovoznění pražské spalovny zahájilo provoz ZEVO TERMIZO, které vyrábí elektrickou energii a teplo pro odběratele v Liberci. Zařízení ročně využije až 96 tisíc tun komunálního odpadu, do sítě dodá 13 GWh elektrické energie a 700 TJ tepla. Obdobně jako brněnské SAKO, i ZEVO TERMIZO dokáže svou výrobou tepla v letních měsících pokrýt téměř veškeré potřeby města Liberec. Liberecké ZEVO je spojeno s Teplárnou Liberec energetickým uzlem, což umožňuje využít synergického efektu, například při odběru vody potřebné pro výrobu páry, zemního plynu apod., stejně tak i při dodávkách vyrobené energie do soustavy CZT.

Zatím nejmladším zařízením pro energetické využití odpadu v ČR je ZEVO Plzeň u obce Chotíkov, které zahájilo zkušební provoz teprve v roce 2016. Plzeňské ZEVO dokáže energeticky využít široké spektrum odpadů, získávaná tepelná energie je následně využívána k dodávce tepla po celém území města a rovněž k výrobě elektrické energie. Maximální tepelný výkon plzeňského ZEVO je 31,65 MWt s předpokládanou roční dodávkou tepla cca 400 TJ. Instalovaný výkon generátoru činí 10,5 MWe, předpokládaná roční dodávka elektrické energie je přibližně 36 GWh.

Energetické zhodnocení odpadů

Energetické zhodnocení odpadů znamená využití jejich energetického potenciálu a úsporu primárních neobnovitelných zdrojů surovin a energií (fosilních paliv). Výsledkem termického zpracování odpadů je snížení jejich objemu a hmotnosti za vzniku anorganického materiálu - škváry, s minimálním obsahem organických zbytků. Ten lze uložit na skládky ostatních odpadů. Variantně, při splnění legislativně daných kvalitativních požadavků, je možné škváru po úpravě nabídnout i k materiálovému využití ve stavebnictví a tím spořit potřebu části panenských přírodních zdrojů na výstavbu.

Legislativní podmínky

Nový zákon o odpadech č. 541/2020 Sb. účinný od 1.1.2021 přinesl mj. jednu zásadní změnu, tzv. „zákaz skládkování“. (1) Provozovatel skládky nesmí od 1. b) které překračují limitní hodnotu parametru biologické stability AT4 stanovenou v příloze č. V praxi toto ustanovení znamená, že počínaje rokem 2030 již nebude možné nadále skládkovat směsný komunální odpad a řadu dalších druhů odpadů s energetickým potenciálem, které dnes na skládkách běžně končí. Recyklace a energetické využití budou jedinými možnostmi, jak s těmito odpady nadále nakládat.

Nakládání s odpadem

Základem moderního nakládání s odpady je jejich třídění přímo u původce. Společnost FCC provádí zpracování separovaných komunálních odpadů z barevných kontejnerů na třídicích linkách. Na překládacích stanicích se z objemných a živnostenských odpadů vytřiďují dřevo a kovy, v menší míře i plast a papír. Zároveň se zde třídí i vysokovýhřevný průmyslový a živnostenský odpad, který je na zařízení využíván pro výrobu tzv. Po provedení těchto činností, podporujících cirkulární ekonomiku, stále zbývá určitá odpadů nepoužitelná k dalšímu ekonomickému zpracování. Jedná se o směsný komunální odpad, zbytky z třídění separovaných komunálních odpadů, znečištěné odpady neumožňující jejich materiálové využití a také některé odpady z průmyslového a živnostenského sektoru, které nelze recyklovat především kvůli jejich složení (např. odpady kompozitních materiálů).

Energetické využívání odpadu a ekologie

Energie z odpadu je považována za alternativní zdroj energie. Je dostupná a z části obnovitelná. • Výzkum a vývoj v současné době ověřuje možnosti zachycování a ukládání uhlíku jako úložiště CO2.

První spalovna odpadu s využitím energie byla na území České republiky vybudována v letech 1904-1905 v Brně. Stala se vůbec první spalovnou odpadu v Rakousko-Uhersku a již v té době využívala odpadu k výrobě elektrické energie. Nové zařízení bylo v Brně vybudováno v letech 1984 až 1989. V období 2008 až 2010 se uskutečnila jeho generální rekonstrukce. Druhá spalovna komunálních odpadů byla postavena v letech 1930-1933 v Praze. Spalovna tehdy patřila k nejmodernějším v Evropě. Vysočanskou spalovnu nahradilo zařízení na energetické využití odpadu (ZEVO) v Praze - Malešicích, které bylo do provozu uvedeno v letech 1996-1998. Další moderní ZEVO bylo v České republice uvedeno do provozu v Liberci. Jeho výstavba byla zahájena v roce 1996, o tři roky později byla uvedena do provozu. Zatím poslední zařízení toho typu v ČR bylo postaveno v Chotíkově u Plzně. V provozu je od roku 2016 a maximální kapacita zařízení je 110 tisíc tun za rok. Tepelná energie je dodávána do sítě centrálního zásobování teplem v Plzni.

Pro zařízení na energetické využití odpadu je používán také výraz Waste to Energy (WtE) Plant. Pojem zařízení na energetické využití odpadu je na základě evropské i české legislativy jednoznačně definován parametrem R1 - energetická účinnost.

Tabulka: Srovnání energetického využití odpadu v Evropě (2020)

V porovnání s Českou republikou najdeme zařízení na energetické využití odpadu (ZEVO) v hojnějším počtu v řadě evropských států, jako např. v Německu, Rakousku, Švýcarsku, Francii, Itálii, Polsku a dalších. Například ve Švédsku se až polovina směsného komunálního odpadu energeticky využívá. A to Švédsko v recyklaci a také v předcházení vzniku odpadu patří mezi nejúspěšnější státy v evropském i celosvětovém měřítku.

Také mimo Evropu zaznamenáváme rozvoj energetického zpracování odpadů. Například Čína chystá realizaci největšího ZEVO. V letošním roce se plánuje dokončení Energy Ring, Shenzhen v Číně. Má se jednat o zařízení na energetické využití odpadu největší svého druhu na světě. Shenzhen se 17 miliony obyvatel produkuje 28 500 tun odpadu denně, což je číslo, které se ročně zvyšuje o 7 %. Plánuje se, že zařízení spálí 5 000 tun odpadu denně a každý rok vyrobí 600 milionů kWh. ZEVO bude sloužit také jako výstavní a výzkumné centrum a významný je rovněž jeho edukační potenciál, kdy se s ním počítá jako se vzdělávacím centrem pro občany, vládní představitele a podniky.

Kumulativní instalovaná kapacita energie z komunálního odpadu v Evropě od roku 2010 do roku 2020 (v megawattech)/ Cumulative installed capacity of municipal waste energy/ zdroj Statista Evropská unie jednoznačně cílí na recyklaci. Z evropského balíčku pro cirkulární ekonomiku vychází národní cíle pro odpadové hospodářství České republiky, a tedy i nová česká odpadová legislativa.

Hierarchie správného nakládání s odpady

Na prvním místě je tedy předcházení vzniku odpadu, následuje opětovné využití odpadu a recyklace. Pokud není možné vzniku odpadu předejít, znovu ho použít či odpad recyklovat, je na řadě energetické využití odpadu. Nejméně žádoucí je skládkování.

Komunální odpady v České republice

Podle údajů ISOH/ MŽP vyprodukovali obyvatelé ČR v roce 2020 celkem 5,7 mil. tun komunálních odpadů. Na jednoho občana ČR tedy vychází 536 kg/obyv. Podíl komunálních odpadů na celkové produkci odpadů tvořil 14,9 %. V roce 2020 bylo využito 51 % vyprodukovaných komunálních odpadů, z toho 39 % materiálově a 12 % energeticky. Na skládkách bylo uloženo 48 % komunálních odpadů.

Komunální odpady jsou energeticky využívány v ZEVO (zařízení pro energetické využití odpadu). Česká republika má k dispozici ZEVO: SAKO Brno (Brno-Komárov) - kapacita 248 tisíc tun odpadů ročně ZEVO Malešice (Praha) - kapacita 330 tisíc tun odpadu ročně ZEVO Termizo (Liberec) - kapacita 96 tisíc tun odpadu za rok ZEVO Plzeň (Chotíkov) - kapacita 105 tisíc tun odpadu za rok (Zdroj: MPO)

Například ZEVO v Brně pokrývá jednu třetinu spotřeby tepelné energie a teplé vody města. V roce 2020 vyrobilo ZEVO z 241 tisíc tun odpadu 2,5 milionu gigajoulů tepla a 65 tisíc megawatthodin elektrické energie. Technologie ZEVO dokázala separovat téměř 4 100 tun železa a 511 tun neželezných kovů.

tags: #energetické #využití #odpadu #v #české #republice

Oblíbené příspěvky:

• Zotavovací pobyt
• Co patří do modrého kontejneru?
• Aktivity v přírodě na Vyškovsku
• Tříděný odpad v bytových domech
• Dekarbonizace Českého Teplárenství