Způsoby redukce emisí

Snížení emisí uhlíku oproti současnému stavu je jednou z největších výzev současnosti. Bude to vyžadovat úplnou přeměnu našeho globálního energetického systému. U tak složitého úkolu nemůže existovat jednoduché řešení.

Kromě deskových výměníků tepla, které umožňují vyšší účinnost pro snížení spotřeby energie, pomáhají osvědčené technologie přenosu tepla a separace společnosti Alfa Laval zákazníkům v různých průmyslových odvětvích snižovat emise různými způsoby. Společnost Alfa Laval již spolupracuje s mnoha zákazníky na podpoře jejich cílů v oblasti snižování emisí.

Spolupracujeme s partnery na vývoji nových řešení pro zachycování uhlíku a jsme také lídrem v oblasti výměníků tepla optimalizovaných pro ekologická přírodní chladiva.

Jak je vidět z tohoto grafu, je zapotřebí kombinace technologií a nových paliv, abychom zvrátili současný kurz a dostali se na cestu "udržitelného rozvoje" pro splnění cílů Pařížské dohody.

Potenciál účinnějších technologií výměníků tepla

Jaký je pravý potenciál účinnějších technologií výměníků tepla? Z globálního hlediska je potenciál úspor energie úžasný. né deskové výměníky tepla každoročně umožní naším zakázníkům ušětřit 50 GW energie. Ale úspora energie tvoří pouze část příběhu.

Čtěte také: Problémy životního prostředí v ČR

A to jsou jen nové instalace výměníků tepla. Představte si exponenciální dopad milionů účinných deskových výměníků tepla instalovaných po celém světě, které se každoročně množí. Zajímá Vás, čím může být tento postup přínosný pro Vaše procesy?

Deskový výměník tepla a separační technologie společnosti Alfa Laval umožňují snižování emisí v široké škále aplikací. Chcete se dozvědět, jak Vám můžeme pomoci snížit emise ve Vašem provozu?

Možná jste už slyšeli o zachycování, využívání a ukládání uhlíku (CCU/S), ale uvědomili jste si, že technologie, které to umožňují, existují už desítky let? Vzhledem k omezeným možnostem dekarbonizace v odvětvích, jako je ropný a plynárenský průmysl, energetika, rafinerie, petrochemie a cementářský průmysl, bude CCU/S pro budoucnost energetického trhu zásadní.

Společnost Alfa Laval si uvědomuje, že v dnešních aplikacích ohřevu teplé vody je bezpečnost stejně důležitá jako hospodárnost a výkon. Na základě našich detailních znalostí technologie deskových výměníků tepla jsme vyvinuli inovativní řešení, která nabízejí nejlepší záruku bezpečných vodovodních systémů spolu se zvýšenou účinností pro minimalizaci spotřeby energie a snížení kontaminace.

Trh s chladicími a vytápěcími zařízeními se rychle odklání od tradičních chladiv ve prospěch chladiv s nižším potenciálem globálního oteplování (GWP), zejména přírodních chladiv, jako je čpavek, CO2 a uhlovodíky. Alfa Laval je lídrem ve vývoji řešení optimalizovaných pro chladiva budoucnosti.

Čtěte také: Emise a jejich redukce

Nákladové křivky snižování emisí

Pro návrh nejlepší politiky pro zmírnění změny klimatu jsou potřebné informace o možnostech snižování emisí skleníkových plynů. Takové informace jsou poskytovány mnoha způsoby, mezi jinými nákladovými křivkami (křivkami marginálních nákladů) snižování emisí. Tyto křivky představují odhad nákladů při snížení emisí o zvolenou hodnotu.

Nákladové křivky řadí možnosti snižování emisí od nejlevnějších po nejnákladnější, proto vypadají podobně jako nákladové (merit-order) křivky pro dodávky energií. Vede to k domněnce, že by měly být stejně tak i používány. Pokud by to tak bylo, byla by aktivita pro snižování emisí implementována, když cena CO2 (emisní povolenky nebo uhlíková daň) je vyšší nebo stejná jako náklady na redukci emisí.

Jenže křivky nákladů na snižování emisí se od křivek nákladů výroby elektřiny liší: popisují opatření, jejichž realizace může zabrat celá desetiletí, jedná se například o zateplování budov nebo o přechod z uhlí na plyn v energetice. Dosažení určitého cíle ve snižování emisí vyžaduje pro implementaci obojí - čas i peníze.

Autoři zkoumali optimální načasování aktivit pro redukci emisí CO2 (volba v průběhu času) společně s optimálním rozložením nákladů na tuto redukci (volba mezi redukčními aktivitami). K tomu rozšířili nákladové křivky o informaci o setrvačnosti ve formě časových nákladů každé aktivity.

Tyto rozšířené nákladové křivky umožňují rozlišovat dostupné aktivity k redukci emisí nejen na základě nákladů a potenciálu, ale rovněž na základě času, který je potřebný pro jejich implementaci.

Čtěte také: Definice přírodě blízkého hospodaření

Je-li cíl vyjádřen jako kumulativní emise za delší období - vhodný ukazatel z hlediska změny klimatu - je výhodnější začít s nejlevnějšími opatřeními. Je však smysluplné zároveň provádět i opatření dražší, jmenovitě před vyčerpáním celého potenciálu opatření levnějších. Dosažení ambiciózních cílů vyžaduje realizaci opatření, jejichž působení je pomalé.

Je-li cíl vyjádřen jako celkové snížení emisí v daném čase, jako je cíl EU -20 % v roce 2020, může být pořadí dokonce obrácené. Může být výhodnější začít s nejdražší možností, pokud její potenciál je vyšší, ale setrvačnost velká.

V Evropské unii nejlepší cesta ke snížení emisí o 20 % v roce 2020 závisí na tom, zda se jedná o cíl konečný, nebo pouze o milník na cestě ke snížení emisí o 75 % v roce 2050. V případě ambiciózního dlouhodobého cíle je nutno krátkodobý cíl splnit pomocí opatření s největším dopadem a nejdelší setrvačností.

Jednotná cena emisí pro všechny sektory průmyslu nemůže vyvolat optimální aktivity; předpokládalo by to, že dlouhodobý vývoj ceny je naprosto důvěryhodný a předvídatelný a hospodářské subjekty jednají s dokonalou předvídavostí.

Vezmeme-li v úvahu reálné pozadí - setrvačnost, důvěru v dlouhodobá politická řešení nebo nedokonalou předvídavost - může být smysluplné používat doplňkové oborově specifické přístupy.

Nákladová efektivita překrývajících se politik - mezi něž patří v EU 20 procent obnovitelných zdrojů energie nebo normy spotřeby pohonných hmot u nově prodávaných automobilů - by měly být posouzeny v dynamickém rámci, který bere v úvahu setrvačnost.

Redukce emisí NOx

Práce je zaměřena na hledání možného řešení redukce emisí oxidů dusíku (NOx) ve spalovacím procesu a způsobu jeho řízení na energetickém zařízení tepelného zdroje FK31 spalující fosilní paliva. Součástí práce je teoretická studie kombinovaná s praktickými poznatky v oblasti řízeného snižování produkce emisí oxidů dusíku.

V první části je provedeno stručné seznámení se s vlivy oxidů dusíku na člověka, životní prostředí, emisní situací a nově platnými emisními limity v České republice. Jsou zde popsány palivové vlastnosti mající vliv na emise oxidu dusíku a mechanismy vzniku oxidů dusíku při spalování. Tato část je také zaměřena na metody ve snižování emisí oxidu dusíku a popisuje nejnovější způsoby jeho monitorování a řízení.

V druhé části jsou specifikovány návrhy možných způsobů řešení vedoucí k dosažení nízké produkce oxidů dusíku na stávajícím technologickém zařízení tepelného zdroje FK31. K zamezení vzniku oxidů dusíku (NOX) během procesu hoření posuzuji možnosti vlivu primárních opatření (např. o přípravu paliva a podmínky spalovacího procesu) a sekundární opatření, které spočívá v chemickém odstranění již vzniklých NOX ze spalin. Důraz je zde kladen zejména na metody redukce emisí oxidů dusíku prostřednictvím technologie selektivní nekatalytické redukce (SNCR) při spalování.

Společnost Advanced Materials JTJ s.r.o. v posledních dnech zaznamenala další z řady úspěchů. První článek Photocatalytic NOx abatement: The effect of high air flow velocity publikovaný v Environmental Technology & Innovation se zabývá vlivy různých povětrnostních podmínek na účinnost nátěrů FN NANO®, zejména pak rychlosti vzduchu a proudění. Výsledky prokázali vysokou účinnost námi vyvinutých těchto nátěrů i při náročných podmínkách proudění i vysoký vliv na redukci nejen NO, ale i NO2. Představují tak vysoce účinný způsob jak řešit auty a průmyslem znečištěné ovzduší.

Druhý článek s názvem Photocatalytic abatement of air pollutants: Focus on their interference in mixtures otištěný v Journal of Photochemistry & Photobiology, A: Chemistry je završením dlouhodobé práce vědecké práce na téma měření a testování čištění vzduchu pomocí fotokatalýzy a fotokatalytické technologie FN NANO®. Venkovní vzduch obsahuje mnoho znečišťujících látek, jako jsou anorganické oxidy dusíku (NOx), oxidy síry (SOx) a oxidy dusíku (CO) a ozón (O3), stejně jako organické a karcinogenní sloučeniny (VOC). Studie dochází k závěru, že účinnost odstraňování jednotlivých znečišťujících látek není ovlivněna, pokud jsou znečišťující látky ve směsi. Těchto skutečností využíváme v našich 3D modelech. Jsme schopni simulovat environmentální vliv nátěru na okolní vzduch.

Selektivní katalytická redukce (SCR)

Technologie SCR platí za asi nejúčinnější způsob snížení emisí oxidů dusíku u moderních vznětových motorů. Hlavní snahou technologie SCR je snížit množství sloučenin oxidu dusíku ve výfukových plynech. Ty vznikají při spalování za vysokých teplot.

Selektivní katalytická redukce (SCR) je založena na následujícím principu - při dodávce AdBlue se uvolňuje amoniak (NH3), který reaguje s oxidem dusnatým (NO) a dusičitým (NO2), přičemž vzniká dusík (N2). Účinnost této technologie je uváděna na 99 procent, avšak současně platí, že její správná funkce dost závisí na přesnosti řízení dávkování AdBlue.

Pokud bychom měli všechny uvedené způsoby snižování emisí oxidů dusíku hodnotit, tak nejjednodušší je recirkulace spalin, která ale bývá kombinována s ostatními systémy. Výhodou je, že nepotřebuje žádnou dodatečnou úpravu emisního systému.

Jako nejlepší se ukazuje SCR, byť i ten má některé nevýhody. Kromě potřeby doplňovat kapalinu AdBlue je to také složitost a současně i cena celého systému. Kromě účinné redukce NOx přináší rovněž snížení dnes tolik populární hodnoty emisí oxidu uhličitého, neboť jeho produkce úzce souvisí se spotřebou paliva. Pokud je nízká (a to SCR umožňuje), bude nízká také produkce CO2.

Snižování emisí CO2 v ocelářství

Novodobá historie ocelářství by se s klidem dala nazvat historií snižování přímých emisí oxidu uhličitého. Od roku 1975 se objem vypouštěného oxidu uhličitého na tunu konečného produktu snížil o více než polovinu. Tento pokles přineslo zlepšování výrobních technologií, jehož výsledkem byla nižší potřeba dodávaného uhlíku jako redukčního činidla pro získávání surového železa.

Další omezování přímých emisí z výroby oceli bude komplikované. Studie společnosti Boston Consulting Group z roku 2013 uvádí, že v ekonomicky dosažitelném scénáři lze snížit emise na tunu vyrobené oceli mezi roky 2010 a 2030 o 10 procent. Mezi roky 2010 a 2050 lze dosáhnout poklesu o 15 procent. Vyžadovat to bude investice do nejlepších dostupných technologií, optimalizaci výrobního procesu a vyšší míru využívání ocelového šrotu.

Razantní redukce emisí oxidu uhličitého by si vyžádala používání technologií, které dosud nebyly dostatečně v průmyslovém měřítku vyzkoušené. Navíc investice na jejich zavádění jsou dnes zcela mimo finanční možnosti ocelářských podniků.

Studie Boston Consulting Group analyzovala několik technologií, které by bylo možné k výraznějšímu snižování skleníkových emisí v ocelářství nasadit. Největší potenciál má technologie recyklace odpadních plynů, které vznikají ve vysoké peci. Vodík a oxid uhelnatý se při jejím použití vhání zpět do redukčního procesu, kde nahrazuje koks. Na tunu vyrobené oceli by mohly emise oxidu uhličitého klesnout až o 189 kilogramů.

Technologie jímání a dalšího využití tepla při výrobě aglomerátu se v roce 2013 používala ve 12 z 53 aglomeračních jednotek existujících v Evropě. Při chlazení aglomerátu lze získat energii zhruba 280 megajoulů na tunu aglomerátu. Tuto energii lze použít například na předehřívání směsi, která vstupuje do aglomerační jednotky, nebo k předehřevu vzduchu vstupujícího do vysokých pecí. Tímto postupem lze tedy ušetřit primární palivo v aglomeraci nebo ve vysoké peci. V případě úspory zemního plynu by bylo možné dosáhnout snížení emisí o 16 kilogramů z výroby tuny aglomerátu.

Při tradiční výrobě se žhavý koks hasí vodou. Při suchém hašení je možné část tepelné energie z koksu využít. Koks se při něm zaváží do speciální chladicí komory, kde se chladí dusíkem. Ohřátý dusík pak slouží k výrobě vysokotlaké páry pro výrobu elektřiny nebo jiné účely. Z tuny koksu lze takto získat 100 až 150 kilowatthodin energie, což odpovídá úspoře 54 kilogramů CO2 na tunu koksu.

Pelety mohou ve vysokopecní vsázce nahradit aglomerát, jehož použití je zhruba třikrát emisně náročnější. Přibližně osm procent evropské výroby oceli v roce 2013 bylo založeno na stoprocentním využívání pelet. Jde ovšem o menší provozy. Pro použití ve velkých vysokých pecí se musí ještě odzkoušet. Na tunu tekutého kovu lze takto ušetřit 119 kilogramů oxidu uhličitého. Na druhou stranu pelety se vyrábějí nejčastěji v místě těžby železné rudy. Skleníkové emise při jejich výrobě jsou více než dvakrát vyšší než při výrobě aglomerátu.

Postupná dekarbonizace ocelářského odvětví v EU bude pravděpodobně spočívat v jeho přechodu na vodíkovou výrobu, kdy vodík nahradí uhlík fungující jako redukční činidlo oxidů železa obsažených v železných rudách. Nebudou přitom vznikat emise oxidu uhličitého, pouze vodní pára. Na základě směřování klimatické politiky EU lze navíc předpokládat, že podporu získá pouze tzv. zelený vodík, vyrobený primárně elektrolýzou vody za použití elektrické energie z obnovitelných zdrojů (OZE).

Technologie 100% redukce železné rudy vodíkem spadá do způsobů výroby železa označované jako DRI (Directly Reduced Iron) a je teprve ve stadiu vývoje - bude třeba zcela nový výrobní agregát, který nahradí vysoké pece. Výroba vůbec první klimaticky neutrální oceli za použití zeleného vodíku je plánována v rámci švédského projektu HYBRIT.

Je třeba připomenout, že kromě budoucího vodíkového DRI se vodík dostává do procesu výroby železa už dnes, a to zejména prostřednictvím dmýchání koksárenského plynu, jenž obsahuje asi 55-60 % vodíku, do vysoké pece. Zelená politika EU však koks jako uhlíkově intenzívní surovinu postupně odsuzuje k záhubě, a tak se bude i dostupnost koksárenského plynu z jeho výroby úměrně snižovat. Koksárenský plyn je ale vzhledem k jeho bohatému energetickému obsahu v hutích využíván i pro ohřevy v dalších provozech podniků, resp. v navazujících procesech výroby, jako je např. válcování (ohřev oceli v pecích). Snížení jeho objemu bude znamenat potřebu náhrady jiným palivem, zejména zemním plynem, jehož podpora je také velmi omezená a pouze dočasná.

tags: #zpusoby #redukce #emisi

Oblíbené příspěvky:

• Reakce společnosti na změnu klimatu
• O biodiverzitě Vlkaněvského rašeliniště
• Co dělat při sousedských sporech?
• Československé klima
• Ochrana krajiny ve Středních Čechách