Produkce emisí při výrobě elektřiny

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 v Evropské unii

V levé části grafu jsou vyobrazeny absolutní emise Evropské unie (jde o emise EU-27, tj. zemí, které byly k roku 2023 členy EU) v jednotkách CO2eq od roku 1990 až do roku 2023. Jednotlivé oblasti lidské činnosti jsou barevně odlišeny. V roce 1990 činil objem emisí na území dnešní Evropské unie 4,9 miliard tun CO2eq. V roce 2023 to bylo 3,2 miliardy tun. To znamená, že během tohoto období klesly emise EU o 34 %.

Doprava

Emise z dopravy vzrostly oproti roku 1990 o 26 % na 912,9 mil. tun CO2eq ročně. V detailním grafu napravo je po roce 2007 patrný dočasný pokles emisí v důsledku globální finanční krize a následné ekonomické recese. Od roku 2013 lze opět sledovat růst emisí. Emise skleníkových plynů v dopravě vznikají primárně spalováním fosilních paliv v motorech silničních dopravních prostředků - v roce 2023 to bylo 83 % všech emisí z dopravního sektoru, 15 % tvořila letecká doprava. 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.

Průmysl

Emise z průmyslu klesly od roku 1990 o 48 % na 807,8 mil. tun CO2eq 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.

Za třetí jde o úniky skleníkových plynů související s průmyslem - například úniky F-plynů při jejich používání v chladících průmyslových produktech nebo úniky metanu při těžbě uhlí či v plynárenské infrastruktuře. Postupným útlumem těžkého průmyslu došlo k výraznému snížení emisí ze spalování fosilních paliv. Konkrétně emise ze spalování při výrobě železa a oceli klesly do roku 2023 o 55 %. Emise z (nespalovacích) průmyslových procesů přitom do roku 2023 klesly jen o 41 %. V každé oblasti průmyslových procesů je tento pokles odlišný. Například emise z výroby cementu klesly od roku 1990 o 36 %. K poklesu dochází i v chemickém odvětví, kdy klesly mj. emise z výroby amoniaku o 56 % či emise z výroby kyseliny dusičné o 96 %. Naopak mírný nárůst pozorujeme u emisí z petrochemie. K poklesu dochází i u produkce železa a oceli (o 48 %) nebo produkce hliníku (o 93 %).

Čtěte také: Normy EU pro kamiony

Od devadesátých let výrazně vzrostly emise z F-plynů, jež nahrazují dříve používané látky poškozující ozonovou vrstvu, které jsou dnes regulované Montrealským protokolem. Tyto emise vzrostly z nuly na 88,4 Mt CO2eq v roce 2014.

Výroba elektřiny a tepla

Objem emisí z výroby elektřiny a tepla klesl oproti roku 1990 o 53 % na 575,3 milionů tun CO2eq ročně. Tyto emise začaly výrazněji klesat po roce 2007. V posledních letech pozorujeme jejich rychlejší pokles, který lze vzhledem k závazku EU dosáhnout do roku 2050 klimatické neutrality očekávat i v budoucnu.

Zemědělství

Emise ze zemědělského sektoru klesly od roku 1990 o 24 % na 439,8 mil. tun CO2eq ročně. Emise pocházejí především z chovu hospodářských zvířat a z obdělávání půdy a s tím spojenými emisemi N2O. 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.

Budovy

Emise klesly oproti roku 1990 o 41 % na 370,2 mil. tun CO2eq ročně. Jde o topení a ohřev vody v domácnostech, kancelářích a institucích (pokud energie není dodávána z teplárny) a také o vaření plynem.

Odpadové hospodářství

Emise z odpadového hospodářství klesají od poloviny 90. let. Do roku 2023 klesly o 41 % na 108,5 mil. tun CO2eq ročně. Emise z odpadového hospodářství produkují především skládky odpadu, ze kterých do atmosféry uniká metan.

Čtěte také: Trh s biopotravinami v ČR

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 Evropské unii, avšak vzhledem k vývozu a dovozu zboží nemusejí odpovídat emisím vzniklých ze spotřeby.

Země EU např. do třetích zemí mimo EU vyváží ocel, automobily apod. a dováží zboží z jiných třetích zemí, např. z Číny. Zahrnutí letecké dopravy je podobně problematické - zobrazený příspěvek letecké dopravy odpovídá emisím vyprodukovaným lety z letišť v EU. Tento údaj tedy pravděpodobně zcela neodpovídá množství emisí, které Evropané způsobí (typicky např. let člověka z Vídně do Limy s přestupem v Atlantě se započítá do zobrazených emisí jen jako Vídeň-Atlanta, zatímco emise z letu Atlanta-Lima se započtou USA).

Emise v České republice

Roční objem emisí České republiky je 103,53 mil. tun CO2eq (údaj z roku 2023).

• Výroba elektřiny a tepla: 33,72 milionů tun CO2 (32,6 % celkových emisí, 3,11 t CO2eq na obyvatele ročně).
• Průmysl: 25,86 mil. tun CO2 (25,0 % celkových emisí, 2,39 t CO2eq na obyvatele ročně).
• Doprava: 20,94 mil. tun CO2 (20,2 % celkových emisí, 1,93 t CO2eq na obyvatele ročně).
• Budovy: 8,62 mil. tun CO2 (8,3 % celkových emisí, tedy 0,80 t CO2eq na obyvatele ročně).
• Zemědělství: 8,13 mil. tun CO2eq (7,9 % celkových emisí, 0,75 t CO2eq na obyvatele ročně).
• Odpadové hospodářství: 5,58 mil. tun CO2eq ročně (5,4 % celkových emisí, 0,51 t CO2eq na obyvatele ročně).

Výroba elektřiny a tepla v ČR

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 v ČR

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.

Čtěte také: Česká energetika a emise

Doprava v ČR

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. Je to tedy pravděpodobně podhodnocený údaj, více v poznámkách níže. 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 v ČR

Jde o topení a ohřev vody v domácnostech, kancelářích a institucích (pokud energie není dodávána z teplárny) a také o vaření plynem.

Zemědělství v ČR

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 v ČR

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. Právě v Česku jsme v posledních letech byli svědky výrazného výkyvu kvůli masivní těžbě dřeva při kůrovcové kalamitě. Mezi lety 2019 a 2022 byly dokonce emise z tohoto sektoru kladné (nejvíce v roce 2020, kdy dosáhly 10,9 Mt CO2eq), tedy lesnictví bylo v součtu zdrojem emisí skleníkových plynů.

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).

Elektromobilita a emise

V matematice se používá pojem axiom, což je tvrzení obecně považované za správné a které se nijak nedokazuje. Na základě několika axiomů je vybudována celá matematika. V elektromobilitě Evropská komise zavedla dvě tvrzení, která povýšila na úroveň axiomů: Za prvé, že elektromobil je bezemisní a za druhé, že elektřina z tzv. obnovitelných zdrojů (OZE) je zelená a tudíž bezemisní. Od těchto dvou tvrzení se za mohutné podpory médií odvíjí celá politika směřující k povinné náhradě vozidel se spalovacími motory novými elektromobily, přičemž je to posvěceno údajnou záchranou planety před globálním oteplováním v důsledku lidmi způsobených emisí skleníkových plynů, hlavně oxidu uhličitého CO2.

Životní cyklus vozidel

Snaha o snižování emisí CO2 i jakýchkoli jiných (zdraví škodlivých látek, částic, hluku atd.) je nepochybně správná a účelná. Jenom jde o to, abychom nevytloukali klín klínem, tedy aby zvolený způsob řešení nezpůsobil v širších souvislostech zhoršení situace. Elektromobil neprodukuje žádné emise za jízdy (opomineme-li například otěr z pneumatik). Jenže před tím, aby mohl jet, se musí nejdříve vyrobit, musí se pro něj vyrobit baterie a nakonec se musí pro jeho provoz vyrábět elektřina, na kterou teprve jezdí. A po skončení životnosti by měl být bezemisně zlikvidován nebo lépe recyklován. Je tedy nutné posuzovat nejen fázi jízdy, ale celý životní cyklus vozidla (cradle to grave, od kolébky do hrobu) jak elektromobilu, tak i automobilu se spalovacím motorem, tj. od těžby surovin přes výrobu, provoz, výrobu paliva nebo elektřiny, údržbu až po jeho recyklaci.

V poslední době se objevuje více studií, které se zabývají posouzením celého životního cyklu LCA (life-cycle-assessment), například od Volva [2], ČVUT [3] a nejnověji od Green NCAP [1].

Green NCAP

Green NCAP (New Car Assessment Program) [5] je oficiální evropská nevládní organizace, zabývající se hodnocením ekologičnosti vozidel (odnož známější Euro NCAP, která se zabývá pasivní bezpečností vozidle). Green NCAP je konsorcium veřejných a soukromých organizací [4], které zahrnují vládní orgány, kluby mobility a spotřebitelské organizace. Má testovací laboratoře v osmi evropských zemích a jejím cílem je přinášet nezávislé informace pro spotřebitele o reálných ekologických dopadech vozidel. Nezastupuje zájmy automobilového průmyslu, dodavatelů komponent, ropný a plynárenský průmysl nebo ekologické agentury.

Základní přístup Green NCAP k hodnocení vozidel spočívá ve využití vlastních komplexních měření. Testy se provádí jak v laboratoři, kde základem je cyklus WLTC [6], tak na silnici (RDE) i za ztížených podmínek, například ve větších nadmořských výškách a v rozšířeném rozsahu teplot od -7°C do 35°C. Průměrná, nejlepší a nejhorší změřená spotřeba paliva a energie včetně předpovědí změn energetického mixu v různých zemích slouží jako vstupní data pro výpočty a hodnocení celoživotního cyklu LCA.

V letech 2019 až 2021 Green NCAP otestovala 61 v té době vyráběných vozidel všech velikostí a typů s různými pohony - konvenčních vozů se spalovacími motory na benzin anaftu, bateriových elektromobilů i vozidel s hybridním pohonem. Výsledky měření jsou zpracované metodikou vyvinutou Joanneum Research Graz a recenzované renomovaným institutem Paula Scherrera ve Švýcarsku. Pro objektivní srovnání je u všech vozidel uvažována stejná životnost 16 let a nájezd 240 000 km a u elektrických vozidel průměrný mix zdrojů elektřiny z 27 evropských zemí a Spojeného království.

V dubnu a květnu 2022 Green NCAP zveřejnila výsledky hodnocení životního cyklu vozidel LCA se zaměřením na různé typy pohonných jednotek, spotřebu primární energie, hmotnost vozidel, podmínky používání vozidel a vliv energetického mixu. Obecně jsou posuzovány emise CO2-eq, což znamená, že jsou započítány emise CO2 včetně emisí dalších skleníkových plynů (metanu apod.) s příslušnými součiniteli navýšení účinku proti oxidu uhličitému. Tyto objektivně změřené hodnoty emisí dávají příležitost porovnat je s výpočty. Tento článek se zabývá porovnáním dříve publikovaných výpočtů ČVUT pro jednotlivé třídy velikosti vozidel (přepočtených na 240 000 km) s výsledky Green NCAP. Srovnává se tedy jeden konkrétní typ měřený Green NCAP s průměrným zástupcem odpovídající třídy vozidel ve výpočtu ČVUT.

Vliv různých druhů pohonu

Green NCAP uvádí příklady celkových emisí CO2-eq, vozidel s různým druhem pohonu a s podobnou velikostí a hmotností: Elektromobilu VW ID.3, BMW 1 Series s benzinovým motorem, Škody Octavia Combi s 2,0 dieselem, Seatu Ibiza 1,0 s motorem na zemní plyn a plug-in hybridu Toyota Prius 1,8.

Je zřejmé, že u vozidel se spalovacími motory rozhodující část emisí vzniká při jízdě, tj. při spalování paliva a část při výrobě paliva i vozidla. U elektromobilu je provozní složka nulová, ale emise při výrobě vozidla a baterie jsou v porovnání s vozidly se spalovacími motory zhruba dvojnásobné. Rovněž emise při výrobě elektrické energie při uvažování průměrného evropského mixu jsou u elektromobilu výrazně vyšší než emise ze zajištění paliva pro spalovací motory.

Z hlediska celkových emisí CO2-eq, po ujetí 240 000 km za 16 let provozu vychází nejlépe elektromobil, s poměrně malým odstupem následován plug-in hybridem, CNG a dieselovým pohonem. Nejhůře vychází benzinový pohon. U elektrického pohonu není uvažována výměna baterie, což je při tomto nájezdu a stáří vozidla problémové, obvyklá záruka na baterii je totiž 8 let nebo 160 000 km. V případě, že by došlo k výměně baterie, byly by emise elektromobilu zcela srovnatelné s plug-in hybridem, CNG i dieselem! Proto se mediální tažení proti dieselu z hlediska emisí CO2-eq, nejeví jako logické.

Výpočet ČVUT se netýká konkrétních vozidel, ale rozlišuje mezi několika kategoriemi, z nichž byly pro porovnání s měřenými vozy vybrány kategorie SUV, nižší střední třídy a malých vozidel. Pro elektrický pohon je použit průměrný evropský emisní faktor 340 g CO2 na vyrobenou kWh, což představuje s ohledem na ztráty v elektrárnách a síti asi 0,415 CO2-eq / kWh a to pro provoz i pro výrobu baterie, Předpokládáme tedy výrobu baterie v Evropě, při výrobě baterie v Číně (kde je cca 700 CO2-eq / kWh) to nebude zdaleka odpovídat skutečnosti.

Do spotřeby energie na materiál baterie je započtena i spotřeba tepla pro metalurgii, přepočtená také na emise CO2-eq, ovšem se zvážením vyššího využití paliva pro uvolnění pouhého tepla. Ztráty při nabíjení, činící v průměru 15% podle statistik ADAC, jsou zahrnuty do spotřeby samotného vozidla, protože emisní faktor spotřebované elektrické energie se vztahuje právě na vstup do nabíječky, nikoli na samotnou energii v baterii uloženou.

Emisní faktory výroby elektřiny

V současnosti se emisní faktory CO2 výroby a spotřeby elektřiny v ČR a Německu pohybují na podobné úrovni. Rozdíl velikosti tzv. Primární energie fosilních paliv v daném roce vsazených (podle jednotlivých paliv) na výrobu elektřiny je násobena specifickými emisními faktory pro daná paliva (případně pro paliva příbuzná). Výsledná sumární hodnota je vydělena celkovou hrubou výrobou elektřiny v ČR. Emisní faktory CO2 ze spalování fosilních paliv ve výpočtu vycházejí z metodiky IPCC 2006 a národních emisních faktorů.

Ve výpočtu jsou OZE uvažovány jako CO2 neutrální, tedy s nulovými emisemi. Hodnoty emisního faktoru CO2 elektřiny vypočítané na základě této metodiky, nejsou totožné s hodnotami uvedenými ve vyhlášce č. 480/2000, o energetickém auditu a energetickém posudku, kde jsou hodnoty emisního faktoru CO2 stanovovány k určitém účelu (prosazování státní politiky) a vztahují se na výrobu elektřiny z fosilních zdrojů.

V materiálu „Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid- Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990-2020“, který vydal německý spolkový úřad pro životní prostředí UBA (Umweltbundesamt), UBA prozatímně uvádí specifický emisní faktor CO2 pro německou skladbu elektřiny v roce 2019 na 408 g CO2/kWh (0,408 t CO2/MWh), přičemž odhad pro rok 2020 je 366 g CO2/kWh. Tyto informace se týkají přímých emisí z německé spotřeby elektřiny (kromě bilance zahrnující i obchodování s elektřinou). Přímé emise CO2 z německé výroby elektrické energie se snížily. Pro rok 2019 byly vypočteny celkové emise ve výši 222 milionů t CO2 a pro rok 2020 bylo odhadnuto 187 milionů t CO2, což odpovídá poklesu o 49 % ve srovnání s rokem 1990, který se obecně bere jako srovnávací základ. Jedná se o znatelný účinek rozšiřování obnovitelných energií a snižování výroby energie z uhlí. Na výsledek roku 2020 však mohla mít vliv také opatření k omezení pandemie koronavirů.

S výjimkou několika let mezi lety 1990 a 2002 bylo Německo zemí s přebytkem vývozu z obchodu s elektřinou. Tato nerovnováha do roku 2017 vzrostla na maximum 52,5 TWh. Od roku 2018 se bilance obchodování s elektřinou snížila na 32,7 TWh (předběžné údaje) v roce 2019 a na 20,0 TWh (odhad) v roce 2020. Klesající trend v roce 2020 je částečně způsoben vlivem pandemie koronavirů. Podíl však nelze dostatečně přesně kvantifikovat s údaji, které jsou doposud k dispozici. Vývoj spotřeby elektřiny včetně bilance obchodování s elektřinou od roku 1990 dosáhl v roce 2010 nejvyšší hodnoty 549 TWh. Do roku 2018 klesala na 525 TWh (ne nepřetržitě).

Vzhledem k možným mírně odlišným metodikám nemůžeme z uvedených čísel udělat jednoznačný závěr. Nicméně se jeví, že z pohledu emisí CO2 produkovaných při výrobě elektřiny, a tedy následně i při její spotřebě, nedrží Česká republika v rukách kartu pověstného „černého Petra“. Ať se to ctěnému čtenáři tohoto článku bude líbit nebo ne, velký podíl na tomto stavu má rozhodnutí vybudovat v České republice jaderné elektrárny provedené již za minulého, socialistického režimu.

Lze vůbec u nás plně nahradit jadernou elektřinu výrobou z OZE bez produkce emisí CO2, souběžně vytěsnit uhlí, pokud možno bez využití zemního plynu, aby český elektrický emisní faktor CO2 klesl, a přitom nedonutit k odchodu energeticky náročnější průmyslovou výrobu do zemí, kde je emisní faktor vyšší než u nás? Z pohledu planety Země je to absolutně nežádoucí krok.

V České republice bylo v roce 2019 vyrobeno celkem 86 964 GWh elektrické energie. Největší část energie, a to 47,6 %, byla vyrobena v parních elektrárnách. Rozdíl mezi exportem a dovozem elektřiny se v letech 2015 až 2018 pohyboval na úrovni cca 12 000 až 15 000 GWh ve prospěch exportu. Byť jde zatím o krátkodobý trend jen několika let, pokles přebytku výroby elektrické energie nad spotřebou v Německu však něco signalizovat může.

tags: #produkce #emisi #pri #vyrobe #elektriny

Oblíbené příspěvky:

• Zelený pohled animovaného seriálu Trollové
• Rašeliniště na Šumavě
• Emise Dluhopisu: Aktuální přehled
• Dotace pro Pražské Ekologické Hospodářství
• Uhelné elektrárny a Greenpeace