Průměrná roční produkce komunálního odpadu v ČR, mírně přesahující 300 kg na občana, patří v Evropě k nejnižším. Průměr se pohybuje kolem půl tuny odpadu a v nejvyspělejších zemích přesáhl hranici 800 kg (například Dánsko). S rostoucí životní úrovní se i u nás dá předpokládat nárůst množství komunálního odpadu.
Odpadu sice odložíme do popelnice nejméně, ale zatím ho, bohužel, drtivá většina končí na skládkách. To je v přímém rozporu s trendy odpadové politiky Evropské unie. Vyspělá Evropa dnes přibližně polovinu odpadu recykluje a polovinu energeticky využívá. Na skládky se ukládá jen minimum odpadu, pokud není skládkování zakázané úplně. Příkladem může být odpadové hospodářství ve Švýcarsku, Švédsku, ale i v sousedním Rakousku. Jen ve Švýcarsku funguje 30 zařízení. V ČR je zatím běžné energetické využití komunálního odpadu démonizováno a budí nevoli obyvatel.
Energetické využití odpadu
Současné spalovny odpadu patří díky přísnějším ekologickým limitům pro vypouštěné spaliny k nejekologičtějším energetickým zařízením. Limity škodlivin mají nižší než jiná energetická zařízení a počet sledovaných škodlivin je u nich vyšší.
O lokálních topeništích, kde také část domovního odpadu končí, ani nemluvě. Spálením 1 kg odpadu doma v kamnech se uvolní do ovzduší tolik dioxinů jako při spálení 10 000 kg odpadu ve spalovně, která využívá podstatně vyšší spalovací teplotu a sofistikovaná zařízení pro čištění spalin.
V ČR v současné době fungují pouze tři zařízení pro energetické využívání odpadu (ZEVO Praha Malešice, SAKO Brno a Termizo Liberec), která mohou ročně zpracovat 630 000 tun komunálního odpadu.
Jestliže se ve vyspělých státech EU polovina odpadu energeticky využije, máme aktuálně k dispozici minimálně 1,7 milionu tun odpadu pro výrobu elektřiny a tepla. Zatím využíváme pouze třetinu.
Česká republika má přitom obrovskou komparativní výhodu v podobě rozvinutého teplárenství, kde není problém uplatnit teplo vyrobené z odpadu i v letních měsících. V kombinované výrobě elektřiny a tepla by mohl být energetický obsah komunálního odpadu zužitkován s maximální účinností, na rozdíl od samostatné výroby elektřiny, kde je využití energie paliva velmi nízké. Komunální odpad by současně mohl nahradit část ubývajícího hnědého uhlí.
Aktuálním příkladem je výstavba zařízení na energetické využití odpadu v Chotíkově u Plzně nebo příprava Krajského integrovaného centra nakládání s odpady v Karviné. Využití tepla ze spaloven odpadu či spalování paliva vyrobeného z odpadu je prakticky možné ve většině krajských měst a velkých městských aglomeracích.
"Biolomasy" na skládkách přibývá
Samostatnou kapitolou je skládkování biologicky rozložitelné složky, která tvoří zhruba polovinu komunálního odpadu. ČR se jako člen EU zavázala, že do roku 2020 sníží množství biologicky rozložitelného odpadu ukládaného na skládky o 65 % v porovnání s tím, kolik ho bylo uloženo na skládky v roce 1995. Zatím však meziročně množství skládkovaného odpadu, včetně jeho biologicky rozložitelné složky, utěšeně roste.
V případě nesplnění tohoto závazku hrozí státu ze strany EU sankce. Je paradoxní, že na jedné straně má být zabírána orná půda pro pěstování energetické biomasy a na druhé straně odpadní biomasa končí na skládkách.
Zahraniční zkušenosti ukazují, že řešením je na jedné straně zavedení citelných poplatků za skládkování a na druhé straně podpora výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů. Vydá se touto cestou i Česká republika?
Recyklace tepla nabízí ekologické řešení
Ztráty energie při kondenzační výrobě elektřiny v České republice převážně ve formě tepla výrazně převyšují roční spotřebu tepelné energie ve všech vytápěných budovách. Z technického ani ekonomického hlediska nejde pochopitelně veškerou tuto energii recyklovat a využít pro dodávky teplé vody a vytápění.
Investice do dalšího rozvoje kombinované výroby elektřiny a tepla, která výrazně zvyšuje efektivnost výroby energie, však přináší srovnatelný užitek s daleko více propagovanými úsporami energie u konečných spotřebitelů. Díky recyklaci tepla totiž kombinovaná výroba elektřiny a tepla snižuje spotřebu primárního paliva, a tedy i zátěž životního prostředí, až o třetinu.
Pro využití nízkopotenciálního tepla z výroby elektřiny byly v ČR vybudovány unikátní tepelné napáječe dlouhé až desítky kilometrů. Například z Mělníka do Prahy, ze Sokolovské uhelné do Karlových Varů či Nejdku, z Elektrárny Poříčí u Trutnova do Úpice či Janských Lázní.
V posledních letech se podařilo dokončit tepelné napáječe ze závodní elektrárny Lovochemie do Lovosic nebo z elektrárny Dětmarovice, která už teplem zásobuje Orlovou, také do Bohumína. Potenciál dalšího rozvoje kombinované výroby elektřiny a tepla však zatím není zdaleka plně využit.
Byly už učiněny první kroky k dopravě tepla z jaderných elektráren Temelín a Dukovany pro zásobování Českých Budějovic a Brna. Horkovod, který by mohl zásobovat dvě třetiny brněnských domácností teplem z Dukovan, dostal zelenou od ministerstva životního prostředí vloni v létě. Letos v únoru stejné ministerstvo schválilo výstavbu 25kilometrového teplovodu z Temelína, který pokryje až třetinu spotřeby tepla Českých Budějovic.
Doprava tepla na větší vzdálenosti nemusí být spojena s velkými ztrátami tepla. Například napáječ Mělník-Praha v délce 30 kilometrů vykazuje ztráty do 2 % a na jeho dobře zaizolovaném potrubí se v zimě drží sníh, přestože uvnitř teplota přesahuje 130 °C.
Kromě úspory paliva je nezanedbatelnou výhodou dálkového zásobování teplem také zlepšení ovzduší v imisně zpravidla nejzatíženějších městských aglomeracích při použití nejmodernějších technologií pro čištění spalin.
Dřevní štěpka rychle mizí
Biomasa je jediným obnovitelným palivem, které průběžně dorůstá. V její současné skladbě pro využití v teplárnách a výtopnách dominuje dřevní hmota (štěpka) a kůra, dále sláma obilovin a olejnin. Pěstování rychlerostoucích dřevin a energetických plodin příliš nepokročilo. Podle místních možností se využívají i bioodpady (plevy, lněné pazdeří, mláto a jiné). Statistiky uvádějí podíl pevné biomasy na výrobě dálkového tepla zhruba 3,5 %.
Celkové množství ekonomicky dopravitelné dřevní štěpky pro výrobu energie se pohybuje na úrovni 1,6 milionu tun ročně. Stávající projekty na její energetické využití a projekty dokončené do roku 2013 toto množství štěpky vyčerpají. V různé fázi rozpracovanosti jsou však projekty se spotřebou dalších 1,9 milionu tun dřevní štěpky ročně.
Nejvýznamnější dodavatelé dřevní štěpky, například Lesy ČR, odmítají garantovat dodávky delší než jeden rok. Důvodem je rušení víceletých a zavádění jednoletých tendrů. Dále není jasné, zda těžební zbytky budou patřit Lesům ČR, nebo nasmlouvaným těžebním společnostem.
Lesní a těžební společnosti navíc cítí růst poptávky po dřevní biomase a snaží se o maximalizaci zisků. Jeví neochotu k uzavírání dlouhodobých kontraktů či jejich snadné vypověditelnosti. Často se jedná o společnosti s ručením omezeným, jejichž právní kontinuita nemusí být dlouhodobá a platnost kontraktů na dodávky štěpky může kdykoli skončit bez faktické náhrady. To si řada tepláren již velmi dobře uvědomuje.
Podobně jako u fotovoltaických elektráren či bioplynových stanic dostávají politici opět včasné varování. Již dnes s nárůstem ceny dřevní štěpky hrozí některým zdrojům odstavení. Zejména obecním výtopnám postaveným v 90. letech s vysokými dotacemi státu.
S každým dalším novým zdrojem bude v podstatě poptávka převyšovat nabídku, což se dále projeví ve zvyšování ceny a snižování dostupnosti dřevní štěpky pro výrobu tepla.
Trh s dřevní štěpkou brzy narazí na svůj strop. Lze proto očekávat, že řada projektů bude přehodnocena na základě nové legislativy a místního potenciálu biomasy. Dojde-li však k rozkolísání situace, zejména vlivem dalších podpor zelené energie či zelených investic, může to mít vážné důsledky.
Cílené pěstování energetické biomasy je stále v začátcích a nezřídka na úkor pěstování potravin či chovu zvířat, takže z této strany navýšení nabídky biomasy v brzké době přijít nemůže.
Kogenerace nebo výroba tepla jsou nejefektivnější
Řada studií vyhodnocovala využití biomasy pro výrobu energie. Jednu z posledních, "Využití obnovitelných zdrojů energie pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla", řešila firma Ortep, metodicky řízena a koordinována MŽP ČR.
K multikriteriálnímu hodnocení této studie sloužila tři kritéria: hledisko dosahovaných úspor primární energie, faktory primární energie a ekonomické hodnocení (doba návratnosti investic a vnitřní výnosové procento).
Podle uvedené studie, což ověřila i praxe, je nejefektivnější spoluspalování biomasy ve velkých teplárnách s protitlakovými parními. Je vysoce účelné a přínosné, bez nároků na výraznější investice, s vysokou efektivitou zhodnocení - vhodné pro využití dřevní štěpky a dřevoodpadu.
Podobně bylo vyhodnoceno i samostatné spalování biomasy ve středních zdrojích bez výroby elektřiny, zejména při spalování suché slámy. Pozitivně bylo vyhodnoceno i samostatné spalování biomasy ve středních zdrojích s technologií ORC (Organický Rankinův Cyklus). Vzhledem k nižšímu podílu výroby elektřiny je však třeba zvážit tuto investičně náročnou technologii.
Spoluspalování dřevní hmoty v elektrárnách bez dodávek tepla je z ekologického hlediska neutrální, ale ani nízká investiční náročnost nedokáže vyrovnat negativa plynoucí ze značného podílu odpadního nevyužitého tepla při kondenzační výrobě elektřiny. Stejné je to u samostatného spalování biomasy ve velkých teplárnách s parními odběrovými turbínami.
Z energetického a ekonomického hlediska je tedy nejvýhodnější uplatnit biomasu ve zdrojích s kombinovanou výrobou elektřiny a tepla, popřípadě ve zdrojích pouze s výrobou tepla. Využívání biomasy pouze pro výrobu elektřiny je neefektivní vinou vyšší investiční náročnosti a nižší účinnosti.
Lesní biomasu - dendromasu - je výhodné spoluspalovat ve zdrojích velkých, nebo samostatně spalovat ve zdrojích středních s kombinovanou výrobou elektřiny a tepla. Zemědělskou biomasu - fytomasu - v suché podobě (sláma a seno) je vhodné spalovat především ve zdrojích středních pouze s výrobou tepla (výtopny). Biomasu zpracovanou do formy peletek nebo briket je vhodné využít k distribuci do lokálních zdrojů, tedy pro individuální výrobu tepla v místě.
Zdroje využívající biomasu pro výrobu tepla může rozdělit v podstatě do tří kategorií.
Obecní biokotelny bez výroby elektřiny. Jejich tepelný výkon se pohybuje do 4 MW. Ročně tyto zdroje spálí do 4000 tun paliva a vyrobí teplo až pro 300 domácností a základní občanskou vybavenost, v řadě zásobují teplem v zimě pro celou obec. V létě jsou některé mimo provoz a ohřev vody je zajišťován odběrateli individuálně, většinou elektřinou.
Příklad biokotelen: Třebívlice-Staré, Moravany, Hartmanice, Hostětín, Bouzov, Dešná, Rybniště, Roštín, Dříteň, Staré Město pod Landštejnem.
Městské výtopny a teplárny s kombinovanou výrobou tepla a elektřiny. Jejich celkový tepelný výkon využívající biomasu se pohybuje od 4 do 30 MW (maximální výkon jednoho kotle je 8 MW). Zdroje jsou obvykle vybaveny tepelnými akumulátory pro efektivní výrobu elektřiny, lepší využití zdroje a řízení soustavy.
Spotřeba paliva se pohybuje od 5000 do 40 000 tun z okruhu až 100 km. Podíl na trhu s teplem v lokalitě se blíží až 90 % a počet zásobovaných domácností odpovídá charakteru zástavby a velikosti obce od několika set po 10 000 bytů.
Příklad tepláren: Třebíč, Pelhřimov, Žatec, Bystřice nad Pernštejnem, Žlutice, Trhové Sviny, Vimperk, Jindřichův Hradec, Kardašova Řečice, Planá u Mariánských lázní.
Teplárny a elektrárny se směsným spalováním biomasy s uhlím nebo kotli pro spalování čisté biomasy. Pro spalování čisté biomasy bývá tepelný výkon kotlů od 10 do 35 MW, u kotlů pro směsné spalování není omezen. Podíl tepla vyrobeného z biomasy se v těchto lokalitách pohybuje do 40 % s dodávkou až pro 15 000 domácností.
Roční spotřeba paliva je v řádu desítek až stovek tisíc tun, což vyžaduje velké skládky jak u zdrojů, tak deponie u dodavatelů, a sofistikovaný průběžný systém zásobování biomasou velkoobjemovými kontejnery, ale nově i po železnici.
Příklad tepláren: Plzeň, Krnov, Olomouc, Písek, Dvůr Králové, Jindřichův Hradec, Kopřivnice. Příklad elektráren: Hodonín, Trutnov-Poříčí, Tisová, energetiky papíren - Štětí a Větřní.
Umíme se bránit blackoutu?
Problém déletrvajícího výpadku zásobování elektřinou velkého rozsahu (tzv. blackout) je již delší dobu vnímán jako závažné potenciální ohrožení hospodářství vyspělých zemí, ale i lidského zdraví a dokonce životů. Při narušení elektroenergetické infrastruktury jsou dopady blackoutu na okolí větší než škody na vlastním zařízení, proto je důležitější zabývat se především opatřeními pro zmírnění dopadu na zákazníky.
Zkušenosti ukazují, že důsledky déletrvajících výpadků dodávky elektřiny jsou devastující zejména ve velkých městech. V posledních šesti letech se počet blackoutů zvyšuje, ročně dochází ve světě k více než deseti závažným případům.
Řešení, jak nebezpečí rozvratu života společnosti a ekonomické škody podstatně omezit, existuje. Řízenou dodávkou elektřiny pro vybrané spotřebitele a spotřebiče je možné udržet chod nemocnic, bankomatů, vodáren, kanalizace a další významné systémy kritické infrastruktury, které bereme již jako samozřejmé, ale bez nichž může dojít k tragickým důsledkům.
V rámci výzkumného projektu podpořeného z programu ministerstva průmyslu a obchodu "Trvalá prosperita" vznikl nápad, který je unikátní nejen v rámci ČR, ale i v rámci EU. V polovině září byly provedeny zkoušky v reálném prostředí a výsledky představeny odborné veřejnosti a zástupcům veřejné správy.
Potvrdilo se, že při výpadku elektrické energie je možné ve zlomku sekundy přepojit elektrickou síť tak, aby vytvořila ostrov, ve kterém jsou místní zdroje schopny pokrýt spotřebu nejdůležitějších míst - přesně tak, jak je předem naplánováno v krizovém plánu.
Dalším významným krokem, který je součástí řešení, je možnost automaticky převést domácnosti na sníženou spotřebu, udržet funkčnost základních spotřebičů (mrazničky, oběhová čerpadla topení, komunikační prostředky), a zachovat tak základní životní potřeby.
Pro realizaci pilotního projektu nalezl řešitelský tým vedený společností CityPlan pochopení u provozovatele čistírny odpadních vod pro České Budějovice, ČEVAK, kde byly nainstalovány veškeré, pro tuto situaci vyvinuté a potřebné technické prostředky.
Po simulované poruše v elektrické síti speciálně vyvinuté zařízení okamžitě detekovalo a poruchu vyhodnotilo tuto, automaticky odpojilo čistírnu od sítě a převedlo napájení na zásobování elektřinou z místní bioplynové kogenerační stanice. Současně s tím byla odpojena zařízení s nižší prioritou tak, aby místní zdroj energie stačil zásobit předem stanovené důležité systémy.
Jihočeské krajské město má zajištěno, že i v případě déletrvajícího výpadku elektřiny bude zásobeno pitnou vodou a jeho odpadní vody budou čištěny nezávisle na vnější síti a bez potřeby nafty do náhradních dieselgenerátorových zdrojů. Zdrojem energie je zde čistírenský bioplyn.
Vyvinutý a odzkoušený systém je nyní možné instalovat v distribučních soustavách všech větších měst, které disponují vlastní teplárnou. To odpovídá i záměru v připravované aktualizaci Státní energetické koncepci. Namísto střídavého vypínání celých čtvrtí ("rotující" blackout, který zažili Japonci po zemětřesení letos v březnu) je možné automaticky a cíleně omezit spotřebu tak, aby životně nezbytné spotřebiče mohly zůstat v provozu ve všech domácnostech bez přerušení.
Místní městské krizové ostrovní sítě zásobované z městských tepláren mohou sehrát při mimořádných provozních stavech velmi významnou úlohu pro zajištění chráněných zájmů státu při případném rozpadu přenosové soustavy, způsobeném například extrémním meteorologickým jevem, jakým byl orkán Kyrill v roce 2007.
Zdroje distribuční soustavy, které budou navíc vybaveny funkcí startu ze tmy (blackstart), mohou být kromě ostrovního provozu pro nouzové zásobování elektřinou využity rovněž pro obnovu provozu elektrizační soustavy po blackoutu, především pro najetí vlastních spotřeb některých systémových elektráren.
Statistika odpadů v České republice
- Tříčlenná domácnost ročně vysype do popelnice jednu tunu odpadků.
- Energetické využití 100 000 tun odpadu (300 000 obyvatel) pro výrobu elektřiny a tepla ročně nahradí 25 milionů m3 zemního plynu nebo 65 000 tun hnědého uhlí.
- Získá se teplo pro 20 000 domácností a elektřina pro provoz spalovny a běžnou spotřebu několika tisíc domácností.
- Ze 100 000 tun komunálního odpadu se vytřídí 2000 tun železa.
- 100 tun toxických kovů - arzén, kadmium, rtuť a další - se v technologii spalovny převede na stabilní a nerozpustné formy.
- Ty se uloží na zabezpečenou skládku a nemohou kontaminovat podzemní vody.
- Vzniklý popel má desetinu objemu původního odpadu a čtvrtinu jeho váhy.
- Z toho je 20 000 tun popelovin, tedy škváry, která má vlastnosti jako maltovina.
- Popeloviny lze využívat jako stavební výrobek s mírou materiálového využití až 97 %.
AUTOR: Ivan Beneš, CityPlan
Zdroj: www.ihned.cz
