Způsoby snižování emisí

Tato bakalářská práce se zabývá metodami snižování emisí oxidů dusíku při průmyslovém spalování. V kapitole týkající se legislativy jsou shrnuty emisní limity pro stacionární zdroje znečišťování platné v České republice, dále jsou uvedeny legislativní prostředky ke snižování a monitorování hodnot emisí.

Následuje přehled primárních a sekundárních metod pro omezení emisí NOx, včetně uvedení výhod a nevýhod jednotlivých metod. Závěrem je v software ChemCAD provedena simulace, demonstrující vliv teploty spalovacího vzduchu a recirkulace spalin na parametry spalování.

V této sekci vysvětlujeme podrobněji jednotlivé odhady a předpoklady, ze kterých vycházíme. Největší skupina českých řidičů najede ročně mezi 5 až 10 tisíci km a osobní automobily zodpovídají v ČR celkem za 11,9 milionů tun emisí CO2eq. Takového snížení by bylo možné dosáhnout např. ještě vyšším využíváním hromadné dopravy, menší potřebou dojíždět za prací nebo vyšší obsazeností aut.

Při snížení dopravy osobními auty by nejspíš došlo k přesunu části dopravního výkonu do jiné kategorie (autobusy, vlaky). Letecká doprava odpovídá za přibližně 2,5 % světových emisí CO2 (bez EWF, viz níže), rozpočítávání emisí na jednotlivé státy je ale komplikované.

Eurostat uvádí, že emise z letecké dopravy v ČR v roce 2018 byly 1,25 milionů tun CO2eq. Spalováním leteckého benzínu vzniká nejen oxid uhličitý, ale i oxidy dusíku (NOX) a síry. Vypouštění těchto emisí vysoko v atmosféře vytváří ozon (skleníkový plyn) a kondenzační stopy, které je nutné započítat do celkového radiačního působení vypouštěných emisí.

Čtěte také: Problémy životního prostředí v ČR

Pro dopravu na kratší vzdálenosti v rámci Evropy je možné letadla částečně nahradit například vlakovou dopravou, u dlouhých letů je ale náhrada jen těžko představitelná. Technologie, které by umožnily leteckou dopravu s výrazně nižšími emisemi, jsou zatím ve stádiu testování.

Podle Českého statistického úřadu sní průměrný Čech ročně asi 70 kg masa, z toho je přibližně 6 kg hovězího. Při započtení všech druhů masa, včetně rozlišení mléčného a masného skotu, jsou emise související se spotřebou masa v ČR celkem 6,8 milionů tun CO2eq.

Spotřebu mléka a mléčných výrobků lze společně vyjádřit v hodnotě mléka potřebného k výrobě. Průměrná spotřeba odpovídá 239 l mléka na osobu ročně (což odpovídá 245 kg). Celý cyklus produkce jednoho kg mléka (včetně krmiva, produkce metanu, chlazení, dopravy, apod.) vytvoří průměrně 2,8 kg CO2eq emisí skleníkových plynů. Celkové emise související se spotřebou mléka a mléčných výrobků v ČR jsou tedy 7,3 milionů tun CO2eq.

Podle mnoha studií by mohly změny stravovacích návyků přinášet pozitivní dopad na zdraví, například proto, že v ČR trpí nadváhou přibližně 71 % mužů a 57 % žen. Emisní koeficienty celého cyklu produkce potravin přebíráme ze zdroje Our World in Data, jsou to odhady světových průměrů.

V domácnostech se spotřebuje asi jen 17 % elektřiny, která je v ČR vyrobena a zároveň výroba elektřiny a tepla vyprodukuje téměř 40 % ročních emisí ČR. Je tedy vhodné pokládat si otázku k jak velkému snížení emisí by vedla úspora elektřiny v domácnostech.

Čtěte také: Definice přírodě blízkého hospodaření

Množství vyrobené elektřiny je minutu po minutě určováno její spotřebou a elektrárny se zapínají a vypínají podle poptávky tak, aby nedošlo k poklesu napětí v síti. To, jak budou elektrárny zapínány a vypínány, záleží především na tom, jak dlouho trvá elektrárnu nastartovat.

Kdyby snížená spotřeba elektřiny v domácnostech vedla k odstavení plynových a uhelných elektráren, pak za každou uspořenou kWh by nevznikl asi 1 kg emisí. Tato hodnota vychází z vyhlášky č. 480/2012 Sb. o energetickém auditu a energetickém posudku a bere v potaz, že velká část elektřiny v domácnostech je spotřebována ve špičce, kterou často musí pokrývat nejvíce emitující zdroje elektřiny. Snížení spotřeby o 50 % by tedy vedlo k úspoře 7,6 milionů tun CO2eq.

Nejvíce elektřiny se v domácnostech spotřebuje na vaření a ohřev vody (případně topení, pokud je elektrické). Méně pak spotřebovávají pračka a lednička a nejmenší část elektřiny je spotřebována na svícení. Přitom elektřina zajišťuje ohřev vody v cca 20 % českých domácností a k vaření ji využívá více než 40 % domácností (viz statistika ČSÚ, tabulka 1 - 3. 3.).

V případě, kdy se k topení používají neefektivní kotle a kamna, je žádoucí naopak zvýšení spotřeby s cílem nahradit je např. za tepelné čerpadlo. Určitých úspor by mohlo být možné dosáhnout předehříváním vody pomocí solárních kolektorů nebo využitím přebytkové elektřiny z fotovoltaických článků. Úspory při vaření lze dosáhnout například použitím indukčního vařiče.

Podle Eurostatu způsobilo spalování v domácnostech v roce 2018 emise oxidu uhličitého ve výši 9,1 Mt CO2eq. Ke spalování přímo v domácnostech je třeba připočítat teplo dodané do domácností z tepláren. Podle dat ERÚ teplárny v roce 2018 dodaly zákazníkům necelých 88 TJ tepla (více než z poloviny z uhlí, ze čtvrtiny ze zemního plynu).

Čtěte také: Jak snížit emise: praktické tipy

V součtu tedy vytápění a ohřev vody pro potřeby domácností působí emise ve výší 12,4 Mt CO2eq. Nástroje ke snížení emisí existují: pokračující zateplení budov, modernizace kotlů, snížení spotřeby teplé vody i nižší nároky na teplotu v budovách.

Při pohledu na emise skleníkových plynů v ČR dle sektorů je na první pohled patrné, že největší podíl emisí připadá na výrobu elektřiny a tepla. Je to dáno tím, že většina elektřiny se v ČR stále získává spalováním hnědého uhlí.

Pro změnu energetického mixu uvažujeme 5 scénářů, pro které jsme vypracovali srovnávací grafiky. Odhad emisí skleníkových plynů v elektroenergetice pro rok 2018 i pro jednotlivé scénáře v roce 2030 je založený na emisních koeficientech celého cyklu provozu elektráren dle IPCC.

Návrh vnitrostátního plánu v oblasti energetiky a klimatu České republiky (NECP) z února 2019 počítá s postupným nárůstem podílu obnovitelných zdrojů a s tím spojeným snížením emisní stopy české elektroenergetiky. Nově by dle tohoto scénáře mělo být nainstalováno např. 1,8 GW fotovoltaických elektráren (cca +85 % oproti současnému stavu) a 0,7 GW větrných elektráren.

Studie počítala s nahrazením výkonu odstavených uhelných elektráren hlavně prostřednictvím nových fotovoltaických (+162 % instalovaného výkonu) a větrných (+635 % instalovaného výkonu, což odpovídá necelým šesti stům nově instalovaných větrných elektráren o jednotkovém výkonu 3 MW).

Kromě snížení emisí do roku 2030 také zkoumá úplnou klimatickou neutralitu do roku 2050. Úspory v roce 2030 jsou dosaženy podobným snížením výroby elektřiny z uhlí jako u studie Energynautics, oproti které ale McKinsey počítá s pozvolnějším rozvojem solárních elektráren (+ 120 % instalovaného výkonu) i větrných elektráren (+230 % instalovaného výkonu).

Studie počítá s významným rozvojem instalovaného výkonu elektráren fotovoltaických (+385 %) a také větrných (+1076 %). Kromě toho počítá s plynovými elektrárnami i teplárnami (+242 % instalovaného výkonu).

V rámci tohoto scénáře se počítá hlavně s rozvojem větrných elektráren, kterých by mělo přibýt celkem 6,9 GW instalovaného výkonu (+2100 %), což odpovídá 2300 větrným elektrárnám o jednotkovém výkonu 3 MW. Rozvoj fotovoltaiky zůstává přibližně na úrovni scénáře Ember (viz výše).

Na skládkách končí ročně cca 2,7 milionů tun odpadu, při jehož rozkládání vzniká především metan, který je silným skleníkovým plynem. Ročně tak emise skleníkových plynů ze skládek odpovídají 3,7 milionů tun CO2eq, což je o 80 % více než v roce 1990. Možností, jak snížit množství odpadů na skládkách je mnoho: v duchu hesla nejlepší odpad je ten, který se nevyprodukuje, je možné vytvářet produkty tak, aby z nich nevznikal odpad nebo se řídit principy cirkulární ekonomiky a nevyužité zbytky v jednom výrobním procesu použít jako surovinu pro další výrobu.

Vysazování stromů bývá považováno za důležitý nástroj k sekvestraci uhlíku, což se promítá i do některých politických prohlášení. Deset milionů stromů volíme symbolicky (jeden strom na jednoho občana ČR) a také v návaznosti na stejný cíl projektu Sázíme budoucnost založený Nadací Partnerství a zaštítěný Ministerstvem životního prostředí. Podle poslední národní inventarizace lesů provedené v letech 2011-2015 je v českých lesích asi 2 mld. stromů (nepočítaje mladé stromy do 7 cm tloušťky).

Množství navázaného CO2 odpovídá nárůstu dřevní hmoty stromu. Nárůst za rok zase přibližně odpovídá velikosti (a tedy stáří) stromu. Podle dostupných odhadů může vzrostlý strom ve věku 70 let navázat okolo 150 kg CO2 za rok. V roce 2030 budou mít takto nově vysazené stromy maximálně 10 let. Malé stromy ve věku 10 let tak navážou výrazně méně, náš optimistický odhad činí 25 kg CO2 za rok.

Za prvé předpokládá, že žádný z vysazených stromů během 10 let neuhyne. Sekvestrace uhlíku samozřejmě není jediné kritérium. Zemědělská půda přirozeně váže uhlík a v závislosti na zvolené technice hospodaření se množství vázaného uhlíku v průběhu let zvyšuje nebo klesá.

Podle studie Organizace pro výživu a zemědělství (která spadá pod OSN) může hektar půdy obdělávaný v režimu ekologického zemědělství uložit okolo 200 kg CO2 za rok. Když se k tomu dále přidají techniky minimálního zpracování orné půdy, zvýší se sekvestrační potenciál na přibližně 500 kg CO2 za rok.

Tato analýza se zaměřuje na blízkou budoucnost, do roku 2030. V grafice také pro orientaci uvádíme, jaký procentuální podíl... V posledních letech se různé státy i firmy hlásí k cíli dosáhnout uhlíkové neutrality.

Výsledné globální oteplení je ale přímo úměrné celkovým vypuštěným emisím skleníkových plynů a datum, kdy vypustíme poslední tunu CO2, není pro toto výsledné oteplení určující. Dosažení uhlíkové neutrality v roce 2050, kdy je současná roční hodnota celosvětových emisí 40 Gt CO2 snížena každý rok o 1,3 Gt (lineární pokles).

Uhlíková neutralita označuje stav, kdy lidstvo svým působením nepřidává CO2 do atmosféry. Cíl uhlíkové neutrality zjednodušeně řečeno říká, kdy spálíme poslední tunu fosilních paliv - nijak už ale neřeší, kolik fosilních paliv do té doby spálíme.

Zvláštní zpráva IPCC ke globálnímu oteplení o 1,5 °C z roku 2018 uvádí, že pro 50% pravděpodobnost nepřekročení hranice oteplení o 1,5 °C může lidstvo vypustit už pouze 580 Gt CO2. V současnosti se vypouští přibližně 40 Gt CO₂ ročně, a tímto tempem by se uvedený uhlíkový rozpočet vyčerpal přibližně za čtrnáct let, tedy zhruba v roce 2032.

Měření i klimatické modely ukazují, že globální oteplení je přibližně přímo úměrné celkovému množství CO2, jež bylo do atmosféry vypuštěno. Jinak řečeno: čím více emisí skleníkových plynů vypustíme, tím vyšší bude průměrná světová teplota. Když si tedy stanovíme určitou hranici oteplení, kterou nechceme překročit, dá se vypočítat, kolik CO2 ještě jako lidstvo můžeme v budoucnu vypustit, abychom se pod danou hranicí udrželi. Mluvíme pak o zbývajícím uhlíkovém rozpočtu pro danou hranici.

Velmi brzy bude každý zdroj emisí nějakým způsobem zpoplatněný a bude to tak dlouho gradovat, dokud ho emitenti nenahradí klimaticky neutrální variantou. Například ve Švédsku mají drakonickou uhlíkovou daň na topení uhlím v domácnostech, ale stát na ní nevybere nic.

ČR nikdy nezavedla žádný nástroj na snižování emisí skleníkových plynů sama, vždy jen zavádí evropská harmonizovaná opatření. Alespoň je neblokujeme. Stát má z prodeje povolenek velmi vysoké výnosy, v roce 2020 to bylo 18,9 miliard Kč.

Žádný nástroj nebude fungovat dobře, pokud ho stát dostatečně nevysvětlí veřejnosti. Komunikace je další zásadní nástroj, stát by měl vysvětlovat lidem, co je za problém, kam to může vést, když nic neuděláme, co tedy dělat budeme a co tak lidi čeká, tzn. jak bude vypadat život v klimaticky neutrální společnosti.

Výrobci, kteří platí za povolenky nebo daně, většinu nákladů promítají do cen výrobků. Takže si zčásti sníží marži, zčásti za to platíme my všichni. Vyšší cena výrobků ale láká nějaký alternativní způsob výroby, který je dražší než fosilní, ale levnější než fosilní plus povolenka.

Tabulka: Emise skleníkových plynů v živočišné výrobě

Hospodářská zvířata se podílejí na celkových ročních antropogenních emisích skleníkových plynů celosvětově více než ze 14 %. Největším zdrojem emisí v živočišné výrobě je bachorová fermentace (39,1 %), následovaná skladováním, zpracováním a aplikací hnoje na půdu (25,9 %), produkcí krmiv (21,1 %), změnami ve využití půdy (9,2 %), zpracováním surovin a potravin (2,9 %) a přepravou (1,8 %).

Až o 15 % lze snížit emise cíleným šlechtěním a dále prodloužením doby přežvykování, zkrmováním kvalitní píce, zvýšením podílu vysokoenergetických složek, tj. bílkovin a tuku v krmné dávce a využíváním krmných doplňků, včetně antimetanogenních látek. Vysoká užitkovost skotu snižuje jeho požadavky na živiny, potřebné k dosažení stejné úrovně produkce mléka, resp. svalové hmoty.

Zlepšení reprodukčních ukazatelů u mléčného skotu může vést ke snížení emisí metanu (CH4) až o 24 % a oxidu dusného (N2O) až o 17 %. Ovšem zvyšující se reprodukční tlak zvyšuje metabolické nároky organismu spojené s březostí a laktací, což může mít negativní vliv na zdraví zvířat, úroveň welfare i zvýšení potenciálního rizika vzniku metabolických onemocnění, snížení úrovně imunity s následným zhoršením plodnosti.

Při manipulaci, skladování a zpracování chlévské mrvy a kejdy dochází k uvolňování CH4 a N2O. Jejich emise závisí na teplotě vzduchu, vlhkosti, pH, době skladování a složení krmné dávky. Z kejdy skladované v lagunách nebo nádržích se uvolňuje více CH4 než z chlévské mrvy. Tyto emise je možné snížit zkrácením doby skladování a snížením teploty exkrementů, včetně separace pevné a kapalné frakce.

Emise dusíku z chlévské mrvy a kejdy jsou závislé na jejich množství a způsobu aplikace na pole, infiltraci půdy, pH, teplotě půdy, srážkách i množství organického uhlíku a míře jeho příjmu rostlinami. Otázkám spojeným s produkcí uhlíkové stopy při zpracování a přepravě surovin a potravin živočišného a rostlinného původu není často věnována náležitá pozornost.

tags: #způsoby #snižování #emisí

Oblíbené příspěvky:

• Hravé aktivity v přírodě
• Emise CAT bondů na vzestupu
• Příroda Bavorského lesa
• Konvergence a mediamorfóza
• Definice a Legislativa v ČR