Výpočet emisí při spalování uhlí

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

Podrobné informace obsahuje Vyhláška č. 213/2001 Sb., kterou se mění a doplňuje Vyhláška č. 425/2004 Sb., kterou se vydávají podrobnosti náležitostí energetického auditu.

Všeobecné emisní faktory oxidu uhličitého

Následující tabulka uvádí všeobecné emisní faktory oxidu uhličitého pro různé druhy paliv:

Pramen: Vyhláška č. 425/2004 Sb.

Bilancování emisí znečišťujících látek z vytápění českých domácností tuhými palivy

Recenzovaný článek se zabývá stanovením emisních faktorů znečišťujících látek z vytápění domácností tuhými palivy. Uvádí také hodnoty měrných emisí TZL, CO a TOC a emisní bilance z vytápění domácností za rok 2001, 2015 a tři možné scénáře pro rok 2021.

Čtěte také: Význam koeficientu ekologické stability

Tento příspěvek představuje metodiku stanovení používaných emisních faktorů znečišťujících látek produkovaných při vytápění domácností při spalování tuhých paliv v ČR. Autory sestavené emisní faktory znečišťujících látek jsou používané pro oficiální bilance emisí znečišťujících látek za ČR.

Emisní faktory znečišťujících látek jsou stanovovány z experimentálně získaných měrných emisí znečišťujících látek a dostupných statistických dat o počtech domácností v ČR, o prodejích kotlů v ČR, o způsobu vytápění atd.

Výhodou této metodiky stanovení emisních faktorů znečišťujících látek je možnost její snadné aktualizace v případě dostupnosti nových měrných emisí znečišťujících látek a statistických dat o způsobu vytápění domácností tuhými palivy.

Sledování jednotlivých zdrojů pro vytápění domácností v ČR by bylo velmi těžko realizovatelné, protože se jedná o stovky tisíc zdrojů. Proto jsou tyto zdroje bilancovány tzv.

Příspěvek se věnuje metodice stanovení emisních faktorů znečišťujících látek (EF) produkovaných při vytápění domácností při spalování tuhých paliv v ČR, vychází z experimentálně stanovených měrných emisí znečišťujících látek (ME) a z dostupných statistických dat.

Čtěte také: Objem nádob a třídění odpadu

EF používané v nedávné minulosti (do roku 2013, v roce 2014 byla provedena revize bilancí za léta 2000 až 2013) byly stanoveny pro čtyři druhy tuhých paliv (hnědé uhlí, černé uhlí, koks a biomasa) a nijak nereflektovaly typ použitého spalovacího zařízení.

Tyto emisní faktory byly stanoveny v době, kdy byly pro vytápění používány převážně prohořívací a odhořívací kotle.

V posledních letech dochází ke změnám v zastoupení používaných konstrukcí spalovacích zařízení. Postupně bude docházet k poklesu prodeje starých typů spalovacích zařízení (prohořívací, odhořívací), které budou nahrazovány moderními zařízeními s nižší produkcí emisí znečišťujících látek (automatické, zplyňovací), což bude způsobeno zejména novými legislativními požadavky.

Zde prezentované stanovení emisních faktorů se snaží tento trend zohlednit v národních bilancích emisí znečišťujících látek pomocí pravidelné aktualizace EF.

VEC na základě měření vytvořilo relativně rozsáhlou databázi ME pro různé typy spalovacích zařízení a pro různá paliva. Vyvstala otázka, „Jak z těchto naměřených ME vypočítat EF, které budou reflektovat skutečnou skladbu provozovaných kotlů v ČR?“.

Čtěte také: Emisní povolenky a paliva

EF je nutné počítat jako vážený průměr z měřených ME, kde je jako váha použit „odhad spotřeby daného tuhého paliva spáleného v konkrétní konstrukci spalovacího zařízení“.

• Měrná emise znečišťujících látek (ME) - měřením stanovené množství produkovaných emisí znečišťujících látek pro jeden konkrétní typ spalovacího zařízení a pro konkrétní typ paliva.
• Emisní faktor znečišťujících látek (EF) - je vypočten jako vážený průměr z ME znečišťujících látek z více typů spalovacích zařízení pro konkrétní typ tuhého paliva (hnědé uhlí, černé uhlí, biomasa, koks).

Typy kotlů

• Prohořívací kotle: Spalovací stacionární zdroje s ruční dodávkou paliva, přirozeným přívodem spalovacího vzduchu (bez ventilátoru), u nichž při spalování spaliny procházejí přes vrstvu paliva. Jedná se o roštové ohniště, nová dávka paliva (biomasa, uhlí, koks) se přikládá do spalovací komory na již hořící vrstvu paliva, která leží na roštu. Spaliny procházejí přes celou vrstvu nově přiloženého paliva. Palivo po přiložení prochází fází ohřevu, sušení, zplynění (uvolnění prchavé hořlaviny) a hoření odplyněného zbytku paliva neboli uhlíku. Jedná se o nejstarší typ kotlů, který je určen pro spalování paliva s malým obsahem prchavé hořlaviny (např. koksu). S ohledem na současné ceny koksu je jeho spalování spíše ojedinělé. Většina těchto zařízení byla vyrobena z litiny, takže přestože je jejich provoz dost nekvalitní (dehtování a vysoké CO), jedná se v současnosti o jedno z nejpoužívanějších spalovacích zařízení (v ČR cca 50% zastoupení).
• Odhořívací kotle: Spalovací stacionární zdroje s ruční dodávkou paliva, přirozeným přívodem spalovacího vzduchu, u nichž při spalování spaliny neprocházejí přes vrstvu paliva. Palivo (dřevo, uhlí) se přikládá do násypné šachty, která je umístěna nad ohništěm. Ve spalovací komoře hoří palivo na roštech (otočné, posuvné), ale spaliny neprocházejí celou vrstvou přiloženého paliva, takže tento kotel je také vhodný pro paliva s větším obsahem prchavé hořlaviny (hnědé uhlí, dřevo).
• Zplyňovací kotle: Odhořívací spalovací stacionární zdroje s ruční dodávkou paliva, nuceným přívodem spalovacího vzduchu ventilátorem a speciální žáruvzdornou spalovací komorou. Kvalitně spalovat plynné palivo je výrazně jednodušší než spalovat tuhé palivo. Proto se ve zplyňovacích kotlích „převádí“ tuhé palivo na plynné - „zplyňování“.
• Automatické kotle: Palivo (pelety, štěpka, uhlí) je obsluhou dopraveno do zásobníku paliva (je součástí kotle, nebo je řešen jako externí zásobník), jehož objem je výrazně větší než u ostatních uvedených kotlů. Palivo je z automatického zásobníku dopravováno do hořáku (různé typy), který je umístěn ve spalovací komoře.

Odhad počtu provozovaných kotlů v ČR

Pro odhad počtu provozovaných kotlů v ČR pro rok 2001 byla použita data Asociace podniků topenářské techniky (APTT), která vykazuje prodeje spalovacích zařízení v ČR určených pro vytápění domácností. Někteří odborníci hovoří o tom, že jsou uvedené počty prodaných zařízení nadhodnoceny.

To je možné, ale souhrnné informace nejsou k dispozici. Pro potřebu této metodiky jde hlavně o relativní poměry prodaných kotlů. Tato data jsou členěna na ocelové kotle na tuhá paliva, litinové kotle na tuhá paliva, automatické kotle na uhlí, speciální kotle na dřevo a automatické kotle na pelety.

Toto členění plně nekoresponduje s požadovaným rozčleněním, kde jsou potřebná data dělená podle konstrukce spalovacího zařízení. Je předpokládáno, že většina litinových kotlů je vyráběna jako prohořívací, většina ocelových kotlů je vyráběna jako odhořívací, a speciální kotle na dřevo jsou většinou zplyňovací kotle.

Počty jednotlivých konstrukcí byly upravovány tak, aby jejich celkový počet byl pro rok 2001 celkem 740 000 tj. v souladu s daty Českého statistického úřadu. Kategorie litinových kotlů v roce 2001 byla navýšena, neboť je předpokládáno, že v provozu bylo velké množství lokálních topidel, které pracují s prohořívacím způsobem spalování.

Odhad počtu provozovaných kotlů v ČR pro rok 2015 byl převzat z publikace ministerstva průmyslu a obchodu (MPO). V datech není specifikována konstrukce kotlů, ale jen použitá technologie výroby (ocelové, litinové kotle). Pro rozdělení na typ kotlů byl použit výše uvedený předpoklad, že většina litinových kotlů pracuje s prohořívacím typem spalování a většina vyrobených ocelových kotlů pracuje s odhořívacím typem spalování.

Dle údajů Českého statistického úřadu (ČSÚ), bylo v roce 2001 v českých domácnostech v provozu celkem 740 tis. (573 tis. uhlí a 167 tis. biomasa) malých spalovacích zařízení na tuhá paliva. V roce 2015 bylo v provozu cca 621 tis. (336 tis. uhlí a 285 tis. biomasa) těchto zařízení.

Varianty pro rok 2021 jsou přepočítány podle poměru předpokládaného provozu kotlů na uhlí a biomasu v roce 2015 (tj. na uhlí je provozováno 90 % odhořívacích kotlů a 22 % prohořívacích kotlů, u ostatních konstrukcí kotlů je palivo deklarováno, postup výpočtu je nastíněn v následující kapitole) na uvažovaný počet provozovaných spalovacích zařízení v roce 2021.

Na základě informací uvedených v předchozí kapitole a dalších předpokladů byly stanoveny počty provozovaných kotlů podle používaného typu paliva. Pro automatické a zplyňovací kotle bylo rozdělení podle typu paliva bezproblémové. Zplyňovací kotle jsou v drtivé většině používány pro spalování dřeva a pro automatické kotle jsou k dispozici informace o množství prodaných kusů v ČR na uhlí a na biomasu.

Komplikací je rozdělení pro odhořívací a prohořívací kotle. Poměrné rozdělení je postaveno na odhadu, že 90 % odhořívacích kotlů je provozováno na uhlí. Pak je tedy možné jednoduše dopočíst počty prohořívacích kotlů provozovaných v ČR na uhlí a na biomasu.

Pro stanovení podílů uhlí a biomasy spálených na daných konstrukcích kotlů je potřeba vycházet z počtu provozovaných kotlů na dané palivo a také je nutné brát v úvahu, jaká je reálná účinnost daných konstrukcí kotlů.

Reálně dosahované účinnosti kotlů na daný typ paliva byly převzaty z publikace. Podíly uhlí a biomasy spotřebované na dané konstrukci kotle jsou vypočítány váženým průměrem počtu provozovaných konstrukcí kotlů na daném palivu a jako váha je použita převrácená hodnota účinnosti dané konstrukce při spalování daného paliva.

Tj. např. v roce 2001 bylo na uhlí provozováno 141 tisíc prohořívacích kotlů s účinností 60 % a 432 tisíc odhořívacích kotlů také s účinností 60 %. Pro další konstrukce kotlů a další paliva jsou podíly vypočteny stejným způsobem.

Průměrná účinnost spalování uhlí a biomasy je vypočítána váženým průměrem reálně dosahovaných účinností, kde jsou jako váha použity podíly paliva spotřebované na dané konstrukci kotle.

Měrné emise ME široké skupiny znečišťujících látek byly měřeny v průběhu let 2008 až 2013 na Výzkumném energetickém centru v Ostravě. Jsou uvedeny měrné emise TZL, CO a TOC, k dispozici jsou však také měrné emise SO2, NOx, PAU, PCDD/F a těžkých kovů.

Všechna experimentální data byla získána zejména při provozu kotlů na jmenovitý výkon a nezahrnují provoz při snížených výkonových hladinách, při špatné obsluze kotlů atp., kdy může být do ovzduší vypouštěno i řádově vyšší množství emisí znečišťujících látek.

Přepočet ME je proveden jako vážený průměr, kde jsou jako váha použity podíly paliv spotřebovaných na jednotlivých konstrukcích kotlů.

Pro oficiální bilancování emisí znečišťujících látek z vytápění domácností v ČR se užívá metodika ČHMÚ z roku 2006 aktualizovaná podle výsledků posledního Sčítání lidu, bytů a domů z roku 2011 (SLDB 2011). Podstatou této metodiky je výpočet množství spálených paliv v členění na jednotlivé obce ČR.

Výsledné bilance emisí TZL, CO a TOC ukazují trend postupného snižování množství emisí uvedených znečišťujících látek.

Na základě uvedeného postupu byly vypracovány odhady zastoupení typů konstrukcí spalovacích zařízení na spotřebě uhlí a biomasy pro rok 2001, 2015 a pro rok 2021 ve třech možných variantách a je také odhadnuta průměrná účinnost spalovacích zařízení.

Tyto odhady slouží jako „váha“ pro přepočet experimentálně stanovených měrných emisí znečišťujících látek na emisní faktory.

Z výsledků vyplývá, že v současnosti (rok 2015) je uhlí spalováno převážně v kotlích s odhořívacím principem spalování (cca 83 %), část v kotlích s prohořívacím principem spalování (15 %) a jen malé procento je spalováno v automatických kotlích.

Dřevo je převážně spalováno v kotlích s prohořívacím principem spalování (68 %), ve zplyňovacích kotlích (19 %) a částečně v odhořívacích kotlích (11 %).

V budoucnosti se snad i díky zpřísněným požadavkům na emisní parametry kotlů předpokládá značný úbytek počtu provozovaných prohořívacích kotlů a částečný úbytek starých odhořívacích kotlů.

Také díky různým formám ekologických dotačních programů se předpokládá zvýšení počtu nových moderních konstrukcí kotlů (automatické, zplyňovací), které splňují požadavky dle ČSN EN 303-5 třídy 5 a produkují řádově desetinové množství emisí TZL, CO a TOC oproti prohořívacím a odhořívacím kotlům (pokud jsou dobře provozovány a udržovány).

Emisní faktory používané v nedávné minulosti (do roku 2013) byly postaveny pouze pro různé druhy paliv (hnědé uhlí, černé uhlí, biomasa atd.), ale množství znečišťujících látek je také podstatně ovlivňováno používanými konstrukcemi spalovacích zařízení.

Dříve používaná metodika to nezohledňovala hlavně z důvodu nedostatku statistických dat (informace o počtech spalovacích zařízení v členění podle konstrukce pro každou obec). Nyní je možné pravidelně aktualizovat emisní faktory tak, jak je to prezentováno v tomto příspěvku, např. podle aktuálních informací o počtech provozovaných spalovacích zařízení v domácnostech v ČR.

V současné době probíhá zpracování dat ze statistického šetření ENERGO 2015, díky kterému budou získány přesnější odhady zastoupení jednotlivých konstrukcí kotlů v českých domácnostech.

ME prezentované v tomto článku jsou stanoveny při jmenovitém výkonu kotlů, což znamená „ideální“ provoz. Ve skutečnosti jsou často kotle v domácnostech provozovány na snížený výkon, při kterém vzniká vyšší množství ZL (přibližně 2 až 5krát více). Podle odhadu Směrnice o Ekodesignu 2009/125/ES jsou kotle provozovány na snížený výkon po 85 % provozní doby.

Pokud topíte uhlím, může vás zajímat, jak se promítne cena emisních povolenek do nákladů na vytápění, jak zdraží povolenky topení uhlím. Pomocí naší kalkulačky zjistíte, o kolik se vám zvýší roční náklady na uhlí v důsledku ceny emisních povolenek.

Vliv emisní povolenky zvýší cenu vytápění domácnosti hnědým uhlím přibližně o 27269 Kč ročně. Vliv emisní povolenky zvýší cenu vytápění domácnosti černým uhlím přibližně o 45801 Kč ročně.

Evropská unie zavádí nový systém ETS 2, který má za cíl omezit emise oxidu uhličitého nejen v dopravě, ale i v domácnostech.

tags: #výpočet #emisí #při #spalování #uhlí

Oblíbené příspěvky:

• Procesy recyklace polovodičových součástek
• Jak KINOMAP obohacuje cyklistiku v interiéru
• Informace o Lučkovicích JZS
• Rakouská ochrana přírody
• Jak se počítá poplatek za odpad?