Spalování uhlí a emise: Dopad na životní prostředí a alternativní řešení

Spalování uhlí je významným zdrojem emisí skleníkových plynů, zejména oxidu uhličitého, které přispívají ke znečišťování ovzduší v Evropě. U zemního plynu, v protikladu k ostatním nosičům energie, se jeho spalováním uvolňuje daleko méně oxidu uhličitého a další obvyklé emise jsou minimální nebo nulové.

Podle Českého plynárenského svazu (ČPS), aby se ČR vyhnula překračování imisních limitů, nejméně 400 tisíc domácností spalujících uhlí by mělo být do roku 2020 převedeno na jiná paliva, a to převážně na zemní plyn. Vysoce efektivní využití paliva dokážou spotřebiče na ekologický zemní plyn. 62 % domácností ze všech již dnes využívá zemní plyn.

Emise a energetická účinnost

Ve srovnání s hnědým uhlím se při spalování zemního plynu uvolňuje pouze 50 % emisí CO2, 60 % ve srovnání s černým uhlím a 75 % v porovnání s kapalnými palivy. Vzhledem k vyšší účinnosti plynových spotřebičů v porovnání s ostatními palivy je ale snížení CO2 ještě vyšší. U investic do vysoce účinných plynových kotlů se nejedná jen o šetření výdajů za energie, ale také o lepší kvalitu ovzduší kolem nás.

Česká republika v Národním akčním plánu energetické účinnosti (NAPEE) uvádí rovnoměrný náběh úspor do roku 2020, což znamená, že při rovnoměrném rozložení úspor mezi lety 2014 a 2020 a cíli 47,94 PJ nových úspor dosáhne celkových úspor 191,80 PJ a každý rok 6,85 PJ nových úspor. Jedním z energeticky úsporných opatření, vyplývajících ze směrnice, pro domácnosti jsou programy Zelená úsporám a programy na výměnu kotlů.

Většina kotlů na tuhá paliva musí být vyměněna do roku 2022 také kvůli novele zákona o ochraně ovzduší. Spadají totiž převážně do první nebo druhé emisní třídy, což znamená, že nesplňují přísnější kritéria pro ochranu okolního prostředí. 1. srpna byla vyhlášena již 6. výzva pro podávání žádostí na výměnu neekologických kotlů v Moravskoslezském kraji (MSK).

Čtěte také: Propan-butan a jeho vliv na ovzduší

Doprava uhlí a plynu

Přeprava zemního plynu přes oceán do Česka produkuje více než 100násobek emisí oproti přepravě uhlí. 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. Třeba tím z Lomu Jiří na Sokolovsku se zásobuje elektrárna Tisová vzdálená 22 kilometrů železniční tratí. Uhlí každopádně neslouží jen pro lokální účely. „Z nakládací stanice Lomu Jiří dopravují vlaky uhlí dále do zásobníku v komplexu Vřesová, který je vzdálen 4,7 km. Pak také zásobujeme České Budějovice, Plzeň a další místa v ČR a na Slovensku,” sděluje Jana Pavlíková, tisková mluvčí Sokolovské uhelné.

Emise z dopravy

V přepočtu produkovaných skleníkových plynů na objem přepraveného materiálu vychází tankery z běžných typů přepravy jako ekologičtější, vyplývá to z dat startupu Green0meter. Tankery v přepočtu produkují dokonce méně skleníkových plynů než třeba plynovody, u nichž na tunu plynu, která urazí kilometrovou vzdálenost, připadá 59 g CO2e.

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

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.

Čtěte také: Energie z biomasy: dopady na ekologii

Eurounijní směrnice nastavuje pravidla pro reportování úniků od roku 2027 a jejich snižování od 2030. Otázkou ale zůstává, zda bychom tuto legislativu nepotřebovali už dříve.

Spalování a emise

„Na kilogram spáleného uhlí připadá 2,28 kg CO2e, na kilogram plynu je to zhruba o 20 % méně (tento rozdíl může být i větší v závislosti na kvalitě daného uhlí). V obou případech tak z kila spáleného paliva vznikne více než kilo emisí, což je jednoduše způsobeno tím, že v případě CO2 se na každý atom uhlíku navážou dva další atomy kyslíku z atmosféry,“ vysvětluje Milan Mařík z Evropy v datech.

Ačkoliv emise z dopravy paliva nejsou zanedbatelné, při spalování vzniká řádově více skleníkových plynů. Nicméně i při 100% omezení úniků plynu budou stále vznikat emise při jeho spalování.

Alternativní řešení

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.

Z dlouhodobého hlediska se jako nejlepší volba jeví mix obnovitelných zdrojů a jádra, kde problém emisí ze spalování odpadá.

Čtěte také: Ochrana Ovzduší a Spalování Odpadu

Fluidní spalování uhlí

Fluidní spalování uhlí za atmosférického tlaku je zavedenou technologií široce využívanou v energetice a teplárenství. V současné době se také začíná uplatňovat spolu-spalování uhlí s biomasou nebo tříděnými a upravenými odpady a kaly ve fluidní vrstvě. Fluidní spalování umožňuje díky intenzivnímu přestupu tepla a hmoty použití méně-hodnotných paliv.

Odsiřování spalin se provádí přímo ve fluidní vrstvě přídavkem vápence. Při nižších teplotách atmosférického fluidního spalování, hlavně za teplot vrstvy asi pod 850°C, mohou být poměrně významné emise oxidu dusnatého (N2O), jehož emise začínají být sledovány u tepelných a chemických procesů z důvodu skleníkového efektu v atmosféře a ovlivňování ozónové vrstvy.

Spolu-spalování biomasy

Spolu-spalování biomasy (např. dřeva) s uhlím v atmosférické fluidní vrstvě snižuje obecně emise SO2, snižuje emise oxidů dusíku. Spolu-spalování biomasy s uhlím přináší obvykle zvýšení nákladů na dopravu, manipulaci a dávkování paliva. Důležitá je vysoká výhřevnost biomasy spojená s její nízkou vlhkostí.

Tlakové fluidní spalování

Tlakové spalování paliv ve fluidní vrstvě, které bylo předmětem našeho výzkumu, je technicky a provozně složitější než atmosférické spalování a hybnou silou k jeho výzkumu a zavádění je možnost dosahování vyšších účinností výroby elektrické energie využitím kombinace plynové a parní turbíny, v tzn. kombinovaném cyklu výroby elektrické energie.

Velké provozní jednotky s tlakovým fluidním spalováním jsou dosud ve světě ojedinělé, v Evropě jsou pouze 3, všechny o tepelném výkonu 200 MW. Účinnost výroby elektrické energie je vyšší o 6-8% než u atmosférického spalování a dosahuje hodnot okolo 40%. Vyšší účinnost výroby elektrické energie vede ke snižování všech měrných emisí, tj. emisí vztažených na jednotku vyrobené energie.

Zvýšený tlak při fluidním spalování tuhých paliv vede k rovnoměrnější fluidaci malých a velkých částic a omezení segregace částic ve vrstvě. Vlivem zvýšeného tlaku u fluidního spalování uhlí i spolu-spalování uhlí se dřevem, klesají jednoznačně a významně emise NOx, hlavně v oblasti tlaků 0,1 - 0,6 MPa.

V budoucnosti se jistě budou uplatňovat také kombinované hybridní procesy využívají vysokoteplotních palivových článků, ve kterých jako palivo se použije vyčištění energo-plyn ze zplyňování reaktivního, pokud možno obnovitelného a relativně čistého paliva.

Emisní faktory oxidu uhličitého

Pro orientační výpočet úspor emisí oxidu uhličitého dosažených změnou druhu paliva nebo sníženou spotřebou paliva lze použít údaje z tabulky:

Pramen: Vyhláška č. 425/2004 Sb.

tags: #spalování #uhlí #emise

Oblíbené příspěvky:

• Třídění kelímků od kávy
• Turistika a sport v přírodě
• Vytápění českých domácností
• Budoucnost udržitelnosti vody
• Živý Les Bez Bariér