Jsou emise z tepla vyšší než z CZT studie?

V současné době odklonu od spalování uhlí a celkově od fosilních paliv se nejen Česká republika snaží implementovat do svého portfolia takové zdroje energie, které budou šetrné k životnímu prostředí, bezpečné pro obyvatelstvo, budou finančně smysluplné, a hlavně budou dostatečně výkonné a stálé co se týče jejich výkonu a dodávek energie.

Vzhledem k současné světové politice snižování emisí skleníkových plynů, převážně CO2, se jednotlivé země světa zavázaly snížit tyto emise za určité časové období. Největším producentem CO2 jsou fosilní zdroje energií, zejména pak spalování uhlí v elektrárnách či teplárnách a výtopnách.

V ČR byl již odklon od uhlí schválen, a nejen díky rostoucím cenám emisních povolenek (současná cena překročila 50 EUR/t CO2) by se v budoucnu získávání energie z uhlí stávalo méně konkurenceschopné. Celkově by snížení emisí do roku 2030 mělo činit 55 % úrovně emisí z roku 2019, kdy tato dohoda byla evropským parlamentem schválena.

Často diskutovaná náhrada vyřazovaných uhelných kapacit plynem ovšem do budoucna neřeší problém s produkcí CO2, jedná se rovněž o fosilní zdroj a cena emisních povolenek se ceny vyprodukované energie z plynu rovněž silně dotýká. Současné studie také ukazují, že i když množství uvolněného CO2 ze spalování zemního plynu oproti hnědému uhlí je zhruba poloviční, dopad na životní prostředí je téměř srovnatelný, vezmeme-li v potaz, že při těžbě zemního plynu část unikne (zemní plyn je zhruba z 90 % tvořen methanem, který se řadí k nejškodlivějším skleníkovým plynům).

V současné době se naše hlavní metropole řadí mezi města s nejvyšší spotřebou tepelné energie distribuovanou centrálním zásobovacím systémem v celé ČR a v porovnání s evropskými metropolemi je rovněž její spotřeba jedna z nejvyšších. Finální spotřeba tepla v roce 2019 vykazovaná energetickým regulačním úřadem činila pro Prahu 11 300 TJ/rok. Tato energie odpovídá pouze spotřebě z centrálních zásobovacích zdrojů, není započteno individuální vytápění.

Čtěte také: Likvidace nebezpečných odpadů

Vzhledem k faktu, že pražská teplovodní síť čítá na 700 km potrubí a větší část Prahy je zásobována právě z centrálních zdrojů, tvoří hodnota finální spotřeby tepla větší část celkové spotřeby Prahy.

Největší podíl na dodaném teple má Teplárna Mělník, která je spojena s Teplárnou Třeboradice na severu Prahy 40 km dlouhým napaječem horké vody. Topný výkon Teplárny Mělník dosahuje zhruba 650 MW a ročně do Prahy dodá přes 9 000 TJ tepla. Ostatní zdroje pražské sítě jsou již menších výkonů a jsou umístěny přímo v Praze.

Mezi tyto zdroje patří Teplárna Malešice a spalovna odpadů, Teplárna Michle, Teplárna Hostivař, Teplárna Krč a Výtopna Invalidovna. Jak je vidět z předcházejícího výčtu, tepláren a výtopen je v Praze celá řada.

TEPLATOR jako řešení?

Jako vhodným řešením by mohl být nový koncept jaderného reaktoru TEPLATOR. Tento reaktor je projektován výhradně jako zdroj tepla, nikoliv elektřiny a pro jeho produkci využívá buď čerstvé či již použité jaderné palivo z elektrárenských bloků. Typ jaderného paliva není do určité míry zcela limitující, vhodnou úpravou aktivní zóny reaktoru lze využít různé typy paliv.

Současný TEPLATOR, který je vyvíjen výzkumným týmem z CIIRC ČVUT v Praze a FEL ZČU v Plzni, jako vhodné palivo uvažuje i použité palivové články typu VVER-440 (stejné, které se používají v JE Dukovany a které jsou v současnosti skladovány ve skladu vyhořelého jaderného paliva na elektrárně). Pro provoz lze též použít lehce obohacené palivové články VVER-440, jejichž cena je výrazně nižší než cena „elektrárenského“ jaderného paliva.

Čtěte také: Příčiny klimatických změn

Výhodou TEPLATORu pak je možný provoz v duchu cirkulární ekonomiky, kdy TEPLATOR využívá použité palivo ze stávajících reaktorů. Jen v ČR je takového paliva přes 10 000 kusů a na roční provoz 150MW TEPLATORu je potřeba pouze 55 palivových článků. „Upcycling“ tohoto již zakoupeného paliva je ekologickým příspěvkem pro snížení emisí škodlivin a CO2.

Z použitých palivových článků by se dalo získat nemalé množství tepla s prakticky nulovými palivovými náklady, jeho cena by se odvíjela pouze od ceny transportu na danou lokalitu. Cena vyprodukovaného tepla je s čerstvým i použitým palivem stále dostatečně nízko pod cenou tepla, které by bylo získané spalováním zemního plynu.

TEPLATOR DEMO, který je vyvíjen jako demonstrační jednotka, která má ověřit některé funkce, je projektovaný s tepelným výkonem do 50 MW kvůli rychlejšímu licencování. Plnohodnotná verze TEPLATORU do budoucna uvažuje o instalovaných výkonech do 170 MW tepelných s výstupní teplotou kolem 180°C.

Využití jaderné energie pro vytápění v ČR a ve světě

Použití jaderné energie pro vytápění není ve světě ojedinělé a jeho použití lze najít i u nás v Čechách. Jako reprezentativní příklad lze uvést jadernou elektrárnu Temelín, která od dob svého uvedení do provozu v roce 2001 vytápí přilehlé město Týn nad Vltavou se zhruba 8 000 obyvateli (zhruba 470 rodinných domů, 2 100 bytů a několik průmyslových objektů). JE Temelín do Týna dodává průměrně jednotky až desítky MW tepelného výkonu a teplota dodávané vody se pohybuje kolem 125°C.

V současné době je ve výstavbě i horkovod z JE Temelín do 26 km vzdálených Českých Budějovic, který měl podle plánů dodávat teplo už během topné sezóny 2020/2021. V současné době jsou stavební práce z důvodu insolvence stavební firmy přerušeny a projekt za necelé 1,5 miliardy Kč stojí, respektive leží v zemi.

Čtěte také: Vývoj Greenpeace v Česku

Vrátíme-li se k myšlence vytápění konkrétně Prahy pomocí jaderného zdroje zjistíme, že ani tato myšlenka není novým objevem. V roce 1970 byla na objednávku Československé komise pro atomovou energii (dnes je tento subjekt přetransformován na odbor Ministerstva průmyslu a obchodu a na Státní úřad pro jadernou bezpečnost) vypracována studie na umístění celkem dvou jaderných elektráren, které by zásobovaly Prahu jak elektřinou, tak hlavně teplem.

Teplo v daném období bylo v rostoucí Praze vysoce žádané, ať už pro bydlení či pro průmysl. Jako dvě lokality vhodné pro umístění zařízení pro zásobování teplem a elektřinou byly vybrány lokality Holešovice v areálu dosluhující uhelné teplárny (u Trójského mostu) a lokalita Modřany-Braník. Holešovická elektrárna měla zásobovat teplem severní a centrální část Prahy, elektrárna v Modřanech měla obsluhovat rozsáhlé bytové jednotky na jižním okraji Prahy.

Důvodem návrhu dvou jaderných zdrojů v různých lokalitách byl fakt, že tehdejší Praha neměla dostatečně propojenou teplovodní síť a nebylo tedy možné z jednoho zdroje obsloužit poptávku po celém území.

Pokud se zamyslíme nad případným umístěním TEPLATORU, zjistíme, že v okolí Prahy i vzhledem k existující infrastruktuře dálnic a letišť existují lokality, kde v současné době jaderná zařízení stojí a jsou provozovány. Jedním je již zmiňovaná Holešovická lokalita, kde se nachází experimentální reaktor VR-1 (Vrabec) a buduje se experimentální reaktor VR-2, které slouží studentům ČVUT. Jako druhou lokalitou se jeví lokalita Řež, která se nachází severně od Prahy a kde jsou v současné době provozovány dva výzkumné reaktory LR-0 a LVR-15.

S ohledem na výkony teplárenských zařízení, které zásobují celou Prahu by bylo pravděpodobně nutné, v případě požadavku na vyšší výkony, vystavět více jednotek TEPLATORů. Z tohoto důvodu se lokalita v Holešovicích jeví jako nevyhovující, protože se v současné době jedná o celkem hustě urbanizovanou oblast. V případě řežské lokality by bylo možné umístit i více jednotek TEPLATORu.

Připojení těchto jednotek by bylo možné realizovat pomocí dálkového teplovodu, podobně jako je tomu mezi JE Temelín a Českými Budějovicemi. V tomto případě by odhadovaná investice do teplovodu mezi TEPLATORy a Teplárnou Třeboradice (na základě odhadu z ceny teplovodu mezi JE Temelín a ČB) činila zhruba 600 mil Kč.

Za předpokladu, že by se v lokalitě postavilo více jednotek, je tato investice pouze menší částí teplárenského celku a nebránila by tedy v umístění TEPLATORů v dané lokalitě (např. pro tři jednotky 150 MW by cena přivaděče byla menší než čtvrtinová).

Aby bylo možné nahradit například výrobu Teplárny Mělník, tedy výrobu zhruba 9 000 TJ ročně, bylo by potřeba vystavět 3 jednotky TEPLATORu, každá o instalovaném výkonu 150 MW. Možným snížením investičních nákladů by se mohlo dosáhnout tehdy, pokud by se dané jednotky vystavěly v bezprostřední blízkosti Teplárny Třeboradice.

Na základě těchto úvah je možné nový bezemisní zdroj TEPLATOR použít i v jiných městech s dostatečně vysokým odběrem tepla, které mají zároveň dobře rozvinutou teplovodní infrastrukturu. Jednalo by se tedy jen o doplnění tepelného zdroje do existující sítě, nikoliv o budování celé rozvodné soustavy.

Dnešní velké sítě centrálního zásobování teplem (např. Brno, Praha) pracují standardně s několika zdroji tepla (např.

Emisní faktory různých typů elektráren

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.

Někdo si lépe představí jednotkou kWh (1 kWh je např. spotřeba staré ledničky za den): emisní faktor je po přepočtu 430 g CO2/kWh, či 0,43 kg/kWh, při výrobě 1 kWh elektřiny se uvolní 430 gramů oxidu uhličitého.

Emisní faktor je vážený průměr ze všech elektráren, kdy se uvažuje procentuální podíl jednotlivých zdrojů, tedy třeba uhelní elektrárny, jaderné, vodní.

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. Jaderná energetika zde uvedena není.

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.

Zdaleka nejhorším producentem emisí je uhelná elektrárna, následuje elektrárna na zemní plyn. Nízkouhlíkové zdroje jsou solární, větrné a jaderné elektrárny.

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.

Protože většina emisí z větru, slunce a jaderných zdrojů není z vlastního provozu, jsou-li provozovány déle a během své životnosti vygenerují více elektřiny, budou mít emise na jednotku energie nižší.

Skvělý přehled ukazuje vizualizace celkových měrných dopadů (na kWh) výroby elektřiny v reálném čase pro většinu evropských zemí. 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.

Pokud máte možnost, můžete si nainstalovat solární fotovoltaické kolektory a stát se výrobci elektřiny. Ceny panelů jsou rekordně nízké.

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.

Plynové zdroje budou do budoucna stále významným prvkem elektrizačních soustav kvůli potřebě řiditelných zdrojů zajišťujících pokrytí poptávky po elektřině v době nedostatečné výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Ve snaze o snižování emisí CO2 bude nicméně zapotřebí jejich „ozelenění“, které lze v zásadě realizovat dvěma způsoby. Tím prvním je přechod na nízkouhlíkové palivo, jako je biometan či obnovitelný vodík. Tím druhým je využití technologií na zachycování emisí CO2 (Carbon Capture and Storage - CCS) při současném zajištění minimálních emisí skleníkových plynů při těžbě a dopravě paliva.

Výzkumníci z Oxfordského institutu pro energetická studia ve své nedávné studii posuzovali efektivitu druhé zmíněné metody ozelenění výroby elektřiny z plynových elektráren a došli k závěru, že elektrárny spalující zemní plyn vybavené technologií na zachycování emisí CO2 mohou mít srovnatelnou emisní intenzitu za životní cyklus jako solární či větrné elektrárny. Při doplnění o bateriové úložiště jsou na tom dokonce větrné a solární elektrárny často hůře.

„Cena elektřiny z větrných a solárních elektráren se za poslední dekádu významně snížila a v mnoha regionech je nyní nižší než cena elektřiny z fosilních či jaderných elektráren. Proměnlivá výroba nicméně zůstává významnou nevýhodou větrných a solárních elektráren a v každé elektrizační soustavě bude proto muset být kombinace úložišť a řiditelných zdrojů, která zajistí udržení vyrovnané výroby a spotřeby elektřiny,“ uvedli výzkumníci s tím, že sezónní a meziroční změny jak ve výrobě elektřiny z obnovitelných zdrojů, tak ve spotřebě elektřiny dále zvyšují důraz na potřebu udržení vyrovnané bilance.

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.

„Uhlíková stopa bateriových úložišť může významně ovlivnit emise skleníkových plynů za životní cyklus u dodané elektřiny, například lithium-iontové baterie mají průměrnou uhlíkovou stopu 74 kg CO2e/MWh u dodané elektřiny,“ uvádí studie.

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.

„Paroplynové zdroje mohou být provozovány flexibilně a tím podpořit udržování vyrovnané bilance v soustavě a reagovat na krátkodobé změny ceny elektřiny. Přestože náklady na výrobu elektřiny v paroplynovém zdroji s nebo bez CCS negativně korelují s koeficientem využití instalovaného výkonu, jsou stále nižší než stávající náklady na výrobu elektřiny z větrných či fotovoltaických elektráren využívajících bateriové úložiště,“ dodali autoři s tím, že růst plných nákladů na elektřinu z jakéhokoliv zdroje roste s jeho klesajícím využitím, jelikož stálé a investiční náklady jsou alokovány na nižší výrobu elektřiny.

U solárních a větrných elektráren není počítáno s potřebou omezování výroby kvůli přetížení sítě či nedostatečné poptávce po elektřině.

Uhlíková stopa za životní cyklus pro 6 různých scénářů výroby elektřiny v paroplynovém zdroji vybaveném technologií CCS a srovnání s větrnými a solárními elektrárnami:

Výsledky pro solární a větrné elektrárny jsou uvedeny pro Britskou Kolumbii (šrafované sloupce) a pro západ USA (plné sloupce).Zdroj: Oxfordský institut pro energetická studia

tags: #jsou #emise #z #tepla #vyšší #než

Oblíbené příspěvky:

• Speciace v ekologii
• Mast s konopím a kostivalem
• Fakta o Klimatické Změně
• Klasifikace klimatu dle Alisova
• Kovové kompostéry: Výběr a použití