Techniky snížení emisí uhelných elektráren

Čína v posledních 18 měsících vyslala do světa zásadní signál: její emise oxidu uhličitého poprvé po dlouhé době přestaly růst - a to bez viditelného zpomalení ekonomiky. Pro zemi, která generuje téměř třetinu globálních emisí, je to moment, který si zaslouží pozornost. Ukazuje, že masivní rozvoj obnovitelných zdrojů, elektrifikace a modernizace průmyslu mohou vést ke stabilizaci emisí, aniž by se ekonomika dusila.

Výroba elektřiny a OZE

Nejviditelnější změna přichází z výroby elektřiny. Spotřeba elektřiny v Číně stále roste - a v roce 2025 o dalších 5,6 procent - ale téměř 90 procent tohoto růstu už dokázaly pokrýt nové solární a větrné elektrárny. Jinými slovy, tam kde by dříve musel vzniknout další uhelný blok nebo by běžely starší elektrárny více hodin, dnes výrobu přebírá OZE. To je hlavní důvod, proč emise z elektroenergetiky stagnují nebo dokonce lehce klesají - v prvním kvartále 2025 o 5,8 procent meziročně.

Je však důležité říci další fakta: energetika jako celek tvoří více než třetinu všech čínských emisí, takže jakákoliv změna v tomto sektoru má obrovský vliv na celkovou bilanci. Podíl uhlí na výrobě elektřiny byl v polovině roku 2025 kolem 51 procent - jde o nejnižší hodnoty za poslední roky. U instalovaného výkonu tvoří uhlí už jen asi 34 procent, protože nový výkon tvoří víceméně výhradně OZE.

Uhlí versus OZE

I přes rozsáhlou výstavbu obnovitelných zdrojů Čína stále přidává nové uhelné elektrárny, avšak jejich role se mění. Průměrný kapacitní faktor uhelných elektráren v roce 2025 klesl na přibližně 46 procent, což znamená, že jsou v provozu okolo 4 tisíce hodin ročně, tedy méně než dříve. Mnohé z těchto bloků slouží spíše jako záložní zdroje pro pokrytí špiček v poptávce nebo pro kompenzaci kolísání výkonu obnovitelných zdrojů. Zatímco uhlí zůstává klíčové pro energetickou bezpečnost, jeho využití se posouvá od základního zdroje výroby elektřiny k flexibilní záloze, což ukazuje na snahu Číny udržet stabilitu sítě při stále větším podílu nestálých OZE.

Ty totiž narážejí na limit přenosových kapacit. Podle serveru Oenergetice se část výroby solárních a větrných elektráren už musí omezovat - tzv. curtailment dosahuje u některých projektů až nižší desítky procent.

Čtěte také: Brněnský festival vědy

To pro investory znamená riziko: samostatný růst kapacit nestačí, pokud síť a flexibilita nejsou dostatečně rozvinuté. Čína proto masivně investuje do HVDC vedení (vysoké napětí stejnosměrného proudu pro menší ztráty) a modernizace řízení sítí. Je potřeba efektivně propojit výrobu v odlehlých částech Číny se spotřebou velkých měst a průmyslových oblastí.

Změny v čínské ekonomice

Emise v těžkém průmyslu (ocel, cement) už nerostou tolik jako dříve; některá odvětví dokonce emise mírně snižují kvůli slabšímu stavebnictví. Cementářský průmysl například snížil produkci oproti roku 2021 o 25 procent. Jiné části ekonomiky naopak přidávají. Výsledek je jednoznačný: Čína stabilizuje emise bez toho, aby jí klesal průmyslový výkon. Pokles emisí v dopravě je dán elektrifikací - spotřeba ropy v dopravě spadla o 4 procenta, ovšem rostoucí využití ropy v průmyslu ji celkově zvýšilo o 2 procenta.

Za posledních 20 let rostla konečná spotřeba energie v globálním měřítku jen o 1,8 procent ročně, zatímco světové HDP rostlo 3,4 procenta. Ekonomický růst už tedy není pevně spojený s růstem spotřeby energie - a v Číně to platí historicky poprvé právě teď. Důvodem je především elektrifikace a vyšší účinnost technologií. Fosilní systémy mají obrovské ztráty mezi primární (těženou) a konečnou energií, zatímco elektrické technologie jsou výrazně efektivnější. Proto se světová ekonomika může rozvíjet, i když spotřeba konečné energie roste jen minimálně.

Letos Čína poprvé přijala absolutní cíle na snížení emisí v rámci svého národního systému emisního obchodování. Nejde už jen o relativní „emise na jednotku HDP“, ale o reálné snižování celkových emisí. Tento krok podle mě signalizuje, že Peking věří ve vlastní energetickou strategii: růst OZE, elektrifikace a systémové investice ho dostaly do pozice, kdy může svůj závazek naplnit. To je typická pragmatická cesta - slibují to, co je reálně dosažitelné a zároveň výhodné.

Význam pro Evropu a Česko

Z čínského příkladu vyplývají dvě důležité lekce. Za prvé, udržitelná energetika nemusí nutně znamenat slabší průmysl - lze dekarbonizovat, aniž by se ekonomika zhroutila. Za druhé, samotné obnovitelné zdroje nestačí: potřebujeme robustní přenosovou síť, úložiště a flexibilní spotřebitele (např. v budovách).

Čtěte také: Studium technik a technologií zpracování odpadu

Evropa dnes stojí před stejnou výzvou - rostoucí množství OZE začíná tlačit na stabilitu soustavy. Větší zapojení flexibilních technologií v budovách (tepelná čerpadla, chytré řízení, baterie), jejich vyšší efektivita díky zateplení a současně posílení přenosových/distribučních soustav jsou přesně kroky, které pomohou zopakovat to, co vidíme v čínských číslech.

Čistá uhelná technologie

Po „úprku k plynu„ v 90. letech dvacátého století se pro svou všeobecnou dostupnost a stabilní cenu opět celosvětově dostává do popředí uhlí. V souvislosti s energetickou závislostí na trhu s ropou a zemním plynem a zvětšujícím se problémem snahy pokrýt rostoucí energetickou poptávkou se jeví uhlí jak ekonomicky, tak politicky jako reálná volba. Politici a průmysloví odborníci doufají, že rozvoj CCT (Clean Coal Technology, čistá uhelná technologie) učiní z uhlí přijatelné palivo také pro všechny ekologicky smýšlející občany.

Jde především o technologie IGCC (Integrated Gas Combined Cycle, integrovaný kombinovaný cyklus zplyňování uhlí), AFBC (Atmospheric Fluidized-Bed Combustion, atmosférické fluidní roštové spalování) a PFBC (Pressurised Fluidised Bed Combustion, tlakové fluidní roštové spalování). Tyto pokrokové technologie mají vyšší energetickou účinnost využití uhlí při výrobě elektřiny a tepla při současném snížení emisí SO2, CO2, NOx a pevných částic oproti klasické uhelné tepelné elektrárně.

Podle posledních statistik IEA (International Energy Agency, Mezinárodní energetická agentura) poroste globální roční poptávka po uhlí v průměru o 1,4 % a v roce 2030 roční spotřeba přesáhne sedm miliard tun. Jak uvádí IEA, lidstvo se v dohledné době nedokáže zbavit závislosti na fosilních palivech, a tak uhlí a ropa zůstanou klíčovými energetickými zdroji.

Vlivem tohoto trendu dochází k posunu v diskusi z tématu, „zda spalovat uhlí“ na téma „jak ho spalovat„.

Čtěte také: Technologie vs. příroda

Snížení emisí rtuti v ČR

Z elektráren Počerady a Ledvice bude vypuštěno do ovzduší o 532 kg toxické rtuti méně, díky emisním limitům a práci nevládních organizací. Zavedení nových evropských limitů pro znečištění z velkých spalovacích zařízení donutilo uhelné elektrárny upravit provoz a instalovat filtry a další technologie na snížení emisí. Nestalo by se to však bez práce nevládních organizací.

Omezení produkce znečištění z největších zdrojů přitom nastalo díky účasti nevládních organizací - expertní skupiny Frank Bold, ekologických organizací Hnutí DUHA a Greenpeace ČR a místních spolků jako Zelená pro Pardubicko, Zastavme elektrárnu Chvaletice, Zdraví pro Most či MY Litvínov - ve správních řízeních, která se musejí vést o každé výjimce z emisních limitů. Velkými úspěchy v ochraně životního prostředí jsou řešení elektráren Prunéřov II a Počerady, kde byl na návrh nevládních organizací stanoven emisní strop a závazné ukončení provozu po jeho vyčerpání. V případě Počerad došlo k redukci budoucích emisí rtuti o 30 % a záruce, že další emise už vypuštěny nebudou. Elektrárna Ledvice zase získala jen kratší výjimku a musí rychleji snižovat emise rtuti, což omezí vypuštění této toxické látky o 156 kilogramů.

Důležité také je, že v uvedených případech došlo nakonec ke shodě na řešení mezi nevládními organizacemi a provozovatelem (ČEZ, Seven).

„O půl tuny méně toxické rtuti se dostane do životního prostředí díky práci nevládních organizací. A to počítám jen uhelné elektrárny Počerady a Ledvice. Snížení limitů, zkrácení výjimek a emisní stropy jsme prosadili i u dalších zařízení, takže Češi a Česky budou žít ve zdravějším prostředí. Úplné odstranění zdravotních rizik a ochrana klimatu, však vyžadují úplné odstavení uhelných elektráren, které bezemisní být nemohou nikdy.

Přísnější limity pro emise síry, oxidů dusíku a tuhých znečisťujících látek, které začnou platit počínaje rokem 2016 (resp. od roku 2020 pokud provozovatelé výroben využili možnosti přechodového období), nutí majitele teplárenských zdrojů instalovat elektrostatické filtry nebo tkaninové filtry se zhášeči jisker, a to především u zdrojů spalující biomasu nebo jiná méně kvalitní paliva.

Techniky snižování emisí

Pojem denitrifikace znamená snížení znečišťujících látek, především sloučenin NOx z plynných spalin. Tyto sloučeniny vznikají při spalování paliv za vysokých teplot (řádově teploty přesahující 1100 °C), kdy nejvýrazněji vznikají termické sloučeniny dusíku. Základními prvky pro primární snížení oxidů dusíku jsou opatření upravující samotný spalovací systém. Druhým způsobem snižování těchto oxidů je konstrukční zásah do samotné spalovací komory. Jako třetí princip se využívají různé metody kombinující předešlé dvě kategorie, a to především úpravy mlecích okruhů paliva společně s regulací přívodu primárního, ale především sekundárního vzduchu do spalovací komory.

Tento článek se zaměřuje především na odsíření spalin z tepelného zdroje. Znamená to tedy odstranění sloučenin síry z plynných produktů spalování, a to spalin na výstupu z kotlů, případně filtrů pro zachycení tuhých znečišťujících látek (TZL). V přírodních plynných palivech se síra vyskytuje nejčastěji ve formě SO2 nebo SO3. U pevných paliv, a to především uhlí, které je využíváno v naší republice u většiny stacionárních zdrojů tepla, je síra vázána již v palivu jako součást hořlaviny.

Pyritová síra v uhlí je ta forma síry, která je v případě nerozptýleného výskytu v palivu relativně dobře odstranitelná klasickými metodami, mezi které patří např. úprava v hydrocyklonech. Účinnost těchto metod je však mnohdy omezená. Existují také jiné mechanické způsoby odstranění síry již z paliva, je to ovšem otázkou ekonomické efektivity, protože mnohdy jsou tyto metody neekonomické z hlediska prodejní ceny tepla na našem trhu, již právě z důvodu velkého rozvoje menších ekologických zdrojů a nasazení kogeneračních jednotek.

Dnes prakticky nejvíce používané metody odstraňování sloučenin síry jsou právě ze spalin vstupujících do komína. V některých zdrojích můžeme dále nalézt metodu odstraňování síry přímo ve spalovací komoře, ovšem v dnešní době je tato metoda využívána hojně pouze u fluidních kotlů, kde je jednodušší rozprášení aditiva do spalovací komory,čímž se dosahuje dostačující účinnosti odsíření. Jedná se o suchou metodu dávkování aditiva přímo do spalovacího procesu v nejvhodnějším teplotním oknu. Aditivum za vysokých teplot zreaguje s vázanou sírou a vznikají stabilní sloučeniny jako např. CaSO4, MgSO4 atd. Nejobvyklejší užívaná aditiva jsou např.

Právě zmíněné fluidní kotle jsou vhodné z toho důvodu, že tato aditiva setrvají ve spalovacím procesu dlouhou dobu v optimálních podmínkách. Ovšem i u těchto ohnišť reaguje s palivem pouze určitá část přiváděného aditiva.

Další hojně používaná metoda je tzv. polosuchá metoda odsíření. Tato metoda je upřednostňována hlavně pro elektrárenské bloky o instalovaném výkonu max. do 300 MW. Vyznačuje se především tím, že produkt odsíření je vhodný pro trvalé uložení na běžnou skládku, ale není příliš vhodný pro další použití jako druhotná surovina. Principiálně se jedná o jednoduchý proces lehce zvládnutelný v praxi.

Poslední a v dnešní době nejvíce využívanou metodou je tzv. mokrá vápencová vypírka. Je to nejrozšířenější metoda v uhelné energetice a víceméně jediná dnes používaná metoda moderních elektráren.

Základním rozdílem oproti předešlým metodám je ten, že se jedná o mokrou vypírku proudu spalin reakčním činidlem v reaktoru současně za vzniku tzv. end-produktu (energosádrovec), který může být nadále použit jako druhotná surovina pro využití ve stavebnictví jako základy silničních pojezdů nebo výrobu např.

Pracovní schéma - Mokrá vápencová metoda

Celý proces se skládá z řad dílčích procesů, které realizují jednotlivé zóny odsiřovacího reaktoru. Tento reaktor se často nazývá absorbér. Základním principem je přivedení nevyčištěných spalin do absorbéru, kde dochází ke sprchování těchto spalin vápencovou suspenzí v několika úrovních. Návrh konstrukce, počet sprchovacích úrovní a volba typu trysek většinou vychází z CFD simulací pro dosažení co největší mezifázové plochy reagentu a spalin pro co nejdokonalejší vyčištění. Vyčištěné spaliny odchází poté horní částí absorbéru do stávajícího komína elektrárny. Na výstupu těchto spalin z absorbéru bývá kontinuální měření nejen emisí spalin, ale především teploty spalin tak, aby bylo zajištěno, že je tato teplota vždy alespoň o 10 °C vyšší než je teplota rosného bodu spalin za daného tlaku. V praxi se tato teplota spalin pohybuje v rozmezí 68-58 °C.

Absorbér bývá většinou kovová nádoba výšky kolem 17 m s vnitřním pogumováním v několika vrstvách. Sprchovací úrovně jsou vždy nejméně 2, avšak v praxi mnohdy 3. Nad těmito sprchovacími úrovněmi je nadále zařízení, tzv. odlučovač kapek, který snižuje hmotnostní úlet vody ve spalinách, a tím také ztráty pracovního média. Jedná se většinou o žaluziové mřížky s tryskami pro oplach, který bývá automaticky systémem ASŘTP prováděn vždy v řádech několika desítek minut.

Spodní část absorbéru je tvořena jímacím dnem, kde zůstává určitá hladina sádrovcové suspenze. V Těchto místech je do absorbéru zaváděn oxidační vzduch z míchadel oxidačního vzduchu. Dále tu jsou umístěna míchadla absorbéru pro promíchání suspenze a vytvoření tak dokonalejšího prostředí pro oxidaci. Tato vápencovo-sádrovcová směs je neustále recirkulována velkými recirkulačními čerpadly do horních částí trysek sprchovací úrovně. Z důvodu abrazivního prostředí jsou vždy tato potrubí ze sklolaminátu, označovaného jako FRP.

Tato metoda je velmi účinná a efektivní, avšak potřebuje velké prostory pro vápencové hospodářství, pro zajištění procesní vody pro proplachy všech čerpadel, výstavbu nových budov s nádržemi pro sádrovcovou a vápencovou suspenzi a mnohé další provozní média potřebná pro kontinuální čištění proudu spalin. Metoda je často označována jako WLST FGD a dosahuje účinnosti až 98,5 %.

Výsledný produkt je pak získáván tak, že z jímací části absorbéru je odtahovými čerpadly odsávána sádrovcová suspenze, která je dále odváděna do míchacího centra za účelem odvodnění. Z míchacího centra je dále suspenze odváděna do zahušťovače, který v praxi dokáže odvodnit suspenzi až na 30 % hm.

Dle nedávného prohlášení Teplárenského sdružení ČR bude nutné do teplárenských zdrojů v ČR investovat do konce příštího roku 18 mld. Kč, aby byly dodrženy stanovené přísnější emisní limity. V současnosti probíhá retrofit 3 velkých elektráren, a to teplárny Karviná, elektrárny Opatovice a elektrárny v Českých Budějovicích. Tyto projekty jsou nejen ekonomicky velmi nákladné (řádově miliardy korun), ale také velmi složité po technické stránce výstavby a návaznosti jednotlivých technologií. Realizace takového rozsáhlého projektu bývá vždy nesnadný úkol.

Jednak je třeba výstavba díla v investici za několik stovek miliónů korun. Dále je třeba naplánovat veškeré dodávky a subdodávky zařízení na stavbu, napojení technologií v krátkém okamžiku a napojení a zprovoznění během odstávky kotlů. Zajistit se musí také přeložky potrubních mostů a veškerých inženýrských sítí v okolí stavby.

Vyčištění elektráren v ČR

Největší událostí v novodobé historii české uhelné elektroenergetiky se stalo „vyčištění“ elektráren, tj. uvedení všech uhelných energetických zdrojů do takového technického stavu, který by vyloučil další devastaci životního prostředí. Největší událostí v novodobé historii české uhelné elektroenergetiky se stalo „vyčištění“ elektráren, tj. uvedení všech uhelných energetických zdrojů do takového technického stavu, který by vyloučil další devastaci životního prostředí.

Po čtyřech letech intenzivního aplikovaného výzkumu je Elektrárna Chvaletice na dobré cestě ke splnění nových emisních limitů na rtuť. Ve spolupráci s Českým vysokých učením technickým, Vysokou školou báňskou, Západočeskou univerzitou a Ústavem chemických procesů Akademie věd ČR úspěšně otestovala alternativní aditivum na bázi solného roztoku, které umožní snížit emise rtuti ve spalinách pod požadovanou úroveň. Výsledky a zkušenosti sdílejí experti z Elektrárny Chvaletice s kolegy z Elektrárny Počerady a dalšími provozovateli, kteří usilují o splnění nové evropské emisní legislativy.

„V průběhu jednoho z testů s alternativním aditivem se nám pak podařilo zvýšit účinnost záchytu rtuti tak výrazně, že její koncentrace v jednom kubíku spalin dlouhodobě poklesly pod požadovaných 7 mikrogramů. Daná metoda se jeví jako velice slibná, a máme velkou naději, že se osvědčí i v dlouhodobém provozu. Pro uhelnou energetiku bylo a stále je snížení emisí zbytkové rtuti velká výzva.

„V minulosti se totiž tento dopad na energetiku vůbec neřešil, a když nedávno EU zavedla první emisní limit, naprostá většina českých i evropských elektráren a tepláren jej několikanásobně překračovala. Je přitom nutné zdůraznit, že dodnes neexistuje jedno univerzální technické řešení, které by spolehlivě a stejně účinně fungovalo na všech zařízeních. Chování rtuti je vysoce individuální, výše její koncentrace závisí nejen na druhu paliva, technologiích spalování, parametrech spalin, ale i na technologii čištění spalin a zejména na jejich kombinaci.

Vstřikování různých aditiv do stávajících technologií za účelem snížení emisí rtuti vyžaduje v rámci testování téměř vždy instalaci speciálního dávkovacího zařízení. Pro potřeby testů mohou provozovatelé využít přenosná zařízení. Ta se však v Česku vyskytují pouze ve dvou exemplářích, takže v praxi zbývá jen velmi omezený čas na jejich využití.

V letech 1992-1998 elektrárenská společnost ČEZ realizovala patrně nejrozsáhlejší a nejrychlejší ekologický a rozvojový program v Evropě. Celkově bylo odsířeno 6 462 MW instalovaného výkonu. Z této hodnoty připadá 5 930 MW na odsíření pomocí tzv. vypírky kouřových plynů (5 710 MW mokrá vápencová vypírka, 220 MW polosuchá vápenná metoda), 497 MW je odsířeno pomocí náhrady starých kotlů moderními s fluidním spalováním, u 35 MW byla provedena změna paliva.

Zároveň s postupem prací na vyčištění modernějších uhelných zdrojů se rozeběhl i útlumový program nejstarších zařízení. Díky uskutečnění programu odsíření se podařilo oproti úrovni na počátku 90. let snížit emise SO2 o 92 %, pevných částic popílku o 95 %, emise oxidů dusíku o 50 % a oxidu uhelnatého o 77 %.

S ohledem na životnost vybudovaného odsíření v první vlně ekologizace, která se pohybuje okolo patnácti let, a se zřetelem na zpřísňování požadavků na provoz uhelných elektráren i dostupnost tenčících se zásob hnědého uhlí, byla v druhé polovině prvního desetiletí 21. století zahájena další vlna ekologizace uhelných elektráren ČEZ v České republice.

Obnova zdrojů ČEZ byla kombinací výměny zastaralé technologie za moderní (tzv. V rámci Evropské unie šlo o jedinečný projekt, kdy během relativně krátké doby došlo k úpravě a výměně technologií řady uhelných elektráren Skupiny ČEZ. Nikde v zemích Evropské unie nebyl dosud zaznamenán projekt přispívající ke snížení emisí škodlivých látek z výroby elektrické energie v takovém rozsahu.

Již v polovině roku 2012 skončila komplexní obnova Elektrárny Tušimice II a v létě roku 2016 i komplexní obnova Elektrárny Prunéřov II. Ve prvním případě prošly celkovou modernizací všechny čtyři výrobní bloky, každý o výkonu 200 MW. Ve druhém se týkala tří z pěti výrobních bloků, jejichž výkon byl navýšen z 210 na 250 MW. Všechny zmodernizované bloky jsou přitom vybaveny nejlepší dostupnou technologií pro daný projekt.

Modernizace tušimické dvojky přinesla zvýšení čisté účinnosti z 34 % na 39 %, což v důsledku znamená úsporu cca 14 % primárních paliv, tedy uhlí. Modernizace Elektrárny Prunéřov II začala prakticky hned po skončení komplexní obnovy Tušimic, a to v září 2012.

Třetím významným počinem byla výstavba nadkritického bloku v Ledvicích o výkonu 660 MW. Nový zdroj v Ledvicích je vysoce ekologický výrobní blok s nadkritickými parametry a zároveň jednou z nejmodernějších klasických elektráren ve střední Evropě.

tags: #techniky #snížení #emisí #uhelné #elektrárny

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce výběrem koše na odpad
• Třídění odpadu v Nížkovicích
• Odpadkový koš chrom/nerez lesk - test
• Územní ekologická stabilita v ČR
• Macinka ministrem: reakce