Uhlie: čistý energetický zdroj budúcnosti?

Rastúce ceny ropy a zemného plynu v kombinácii s geopolitickou nestabilitou v hlavných producentských regiónoch dávajú do popredia agendy dňa uhlie, ktoré sa javí ako lacný a vysoko spoľahlivý zdroj energie. Očakáva sa, že svetový dopyt po uhlí bude počas nasledovných dekád stabilne narastať. Medzinárodná energetická agentúra (IEA) tento nárast predpokladá najmä v Číne, Indii a tiež v USA. Uhlie so sebou prináša niekoľko výhod:

• Svetové reservy sú obrovské a verí sa, že vystačia na minimálne ďalších 180 rokov, ak zostane zachovaná súčasná miera spotreby. Tvrdí to IEA. Na druhej strane správa z marca 2007, ktorej autormi sú nezávislí nemeckí vedci (Energetická pozorovateľská skupina), prichádza k odlišným záverom. Správa kriticky poukazuje na kvalitu štatistík o zásobách uhlia. Nemecký vedci sa domnievajú, že produkcia uhlia dosiahne svoj strop niekedy okolo roku 2025 s tým, že pôjde asi o 25 % vyššiu mieru ťažby, ako je tomu v súčasnosti.
• Skladiská uhlia sú po Zemi rozmiestnené pomerne rovnomerne. Celosvetovo skladované rezervy sú rozdelené nasledovným pomerom: USA 27 %, Rusko 17 %, Čína 13 % a India 10 %. Pre porovnanie: európske krajiny OECD skladujú len 0,45 % svetových rezerv uhlia (zdroj: IEA).
• Riadenie spotreby a skladovania uhlia je v porovnaní s inými energetickými zdrojmi (napr. veterná energia) oveľa fl exibilnejšie. Zároveň táto výhoda zaváži najmä v obdobiach, kedy dopyt po energiách vrcholí.

V rámci EÚ je energetická situácia veľmi rôzna, v závislosti od konkrétnej členskej krajiny:

• Údaje za rok 2005 hovoria, že Nemecko je najväčším európskym konzumentom uhlia s ročnou spotrebou 82 mil. k rope ekvivalentných ton (Mtoe). Nasleduje Poľsko (57 Mtoe), Veľká Británia (39 Mtoe), Španielsko (21 Mtoe), Česká republika (20,5 Mtoe), Taliansko (17 Mtoe) a Francúzsko (13 Mtoe). (Zdroj: BP svetový energetický štatistický prehľad 2006)
• Poľsko (69 Mtoe) je najväčším producentom uhlia spomedzi všetkých členských krajín EÚ a zároveň 7. najväčším producentom vo svete. Po ňom nasleduje Nemecko (53 Mtoe), Česká republika (23,5 Mtoe) a Veľká Británia (12,5 Mtoe). (Zdroj: BP svetový energetický štatistický prehľad 2006)
• Poľsko v roku 2002 vyrobilo až 92 % svojej elektrickej energie práve z uhlia. Česká republika (65 %) a Grécko (62 %) sú rovnako krajinami, ktoré sa spoliehajú pri výrobe elektrickej energie prevažne na uhlie. Nemecko v danom roku vyrobilo presne polovicu elektrickej energie z uhlia (zdroj: Európska komisia). Vo Francúzsku šiel význam uhlia výrazne do úzadia v prospech získavania energie pomocou štiepnej reakcie v jadrových reaktoroch.

ZNEČISTENIE OVZDUŠIA A PLYTVANIE
Emisie znečisťujúcich látok (najmä ide o rtuť – Hg, oxidy dusíka – NO_x a oxidy síry – SO_x) predstavujú najväčší environmentálny problém spojený so spaľovaním uhlia. Emisie SO_x sú z hľadiska ochrany prírody najväčšou výzvou, nakoľko spôsobujú výskyt kyslých dažďov.
Akokoľvek, jestvuje značná paleta pokrokových spôsobov spaľovania, vďaka ktorým sa redukuje miera produkcie už spomenutých škodlivín. V praxi tieto metódy znamenajú, že na tvorbu istého množstva pary vháňaného do elektrických turbín je potrebné spáliť menšie množstvo uhlia. Tým dochádza zákonite aj k znižovaniu miery tvorby emisií. V súčasnosti sú v praxi využívané nasledovné technológie:

• Integrované splynovanie a kombinovaný cyklus (IGCC), pri ktorom uhlie reaguje s kyslíkom a parou s cieľom dosiahnuť plynné skupenstvo. IGCC ponúka zefektívnenie spaľovania v tepelných elektrárňach o 50 %. Proces sa vzťahuje aj k technológii „Uhlie na tekutinu“ (CtL) – ide o obdobný proces, využiteľný pri tvorbe pohonných látok pre automobily so špeciálnymi motormi (Fischer-Tropschov proces). Technológia by mohla byť taktiež využiteľná v motoroch poháňaných vodíkom (teda v budúcnosti vo vozidlách vyrábaných v rámci „vodíkovej ekonomiky“).
• Takzvané super-kritické ohrievače, ktoré fungujú na princípe kombinácie vysokej teploty a vysokého tlaku, môžu priniesť zvýšenie efektivity o 50 % v porovnaní s konvenčnými uhlie spaľujúcimi elektrárňami. Ide o praktickú technológiu, nakoľko môže byť „zdokonalená“ s cieľom využiť ju v dosluhujúcich starých elektrárňach. Je taktiež univerzálnejšia ako klasické spaľovanie, nakoľko umožňuje popri uhlí ako primárne palivo spaľovať aj biomasu. Dnes je vo svete v prevádzke viac ako 400 super-kritických elektrární. Svetový uhoľný inštitút (WCI) oznámil, že Čína ustanovuje tento typ elektrární za svoj štandard.

Nasledovné technológie sú nateraz predmetom vývoja:

• „Fluidised Bed Combustion“ (FBC), ktorá je uplatniteľná v prípade akéhokoľvek spaľovateľného materiálu a redukuje emisie NO_x a SO_x až do 90 %.
• „Pressurised Pulverised Coal Combustion“ (PPCC) je technológiou, ktorú rozvíja predovšetkým Nemecko. Ide o spaľovanie rozdrveného uhlia pri vysokom tlaku.

Všetky spomenuté technológie v sebe spravidla zahŕňajú „čistenie“ uhlia, zároveň sa z neho odstraňujú rôzne minerály a iné neželané materiály. Uhlie je súčasne drvené, čo umožňuje jeho efektívnejšie spaľovanie. Podľa WCI čistenie uhlia prispieva k redukcii tvorby popola, čo vedie k znižovaniu tvorby iných emisií, najmä SO_x. V dôsledku efektívnejšieho spaľovania vedie tento technologický postup aj k redukcii tvorby CO₂. Na druhej strane však používanie takýchto technológií vyžaduje vynaloženie dodatočných nákladov.

Dobývací kombajn Eickhoff SL 500 v porubu

REDUKCIA EMISIÍ CO₂
Aj napriek významnému zdokonaleniu technológií spaľovania uhlie kvôli svojim emisiám CO₂ aj naďalej zostáva veľkým znečisťovateľom ovzdušia na vyššej priečke v porovnaní napríklad so zemným plynom. Uhlie tak predstavuje vážnu hrozbu pre celosvetové úsilie výrazne obmedziť tvorbu skleníkových plynov. Z dlhodobého hľadiska je technológia zachytenia a uskladnenia CO₂ pod zemským povrchom v hĺbkových geologických formáciách jedinou cestou udržateľného znižovania emisií CO₂ v ovzduší. Technológia je taktiež využiteľná aj pri obnove starých ropných nálezísk – CO₂ tlačený do priestorov ložísk môže vytlačiť zostávajúcu ropu na miesta, odkiaľ ju bude možné ťažiť klasickými technologickými postupmi.
Akokoľvek, technológia zachytenia a uskladnenia CO₂ je stále vo fáze vývoja a v súčasnosti sa iba začína s jej testovaním v rámci malých projektov. CO₂ je tlačený do starých ropných ložísk len v niekoľkých demonštračných prípadoch. Cena technológie je nateraz príliš vysoká na to, aby mohla byť uvádzaná do praxe s tým, že jej aplikácia bude komerčne rentabilná.
Európska komisia predpokladá, že uhlie spaľujúce elektrárne zostanú aj naďalej „ťažnými koňmi celosvetovej produkcie elektrickej energie.“ Komisár pre energetiku, Andris Piebalgs, vo svojom prejave v máji 2006 uviedol, že technologický rozvoj vytvára pre uhlie výhľad, ktorý je „dnes oveľa pozitívnejší, než bol pred mnohými rokmi.“ Zároveň však podotkol, že využívanie uhlia musí byť sprevádzané znižovaním emisií CO₂. Komisár povedal: „Radi by sme vyzvali výskumníkov, priemyselníkov a členské krajiny EÚ k tomu, aby posúdili, či môže uhlie prispieť k udržateľnej, bezpečnej a súťaživej energetike v Európe.“ Komisia sponzoruje výskum technológií čistého uhlia a technológie zachytenia a uskladnenia (CCS) CO₂ v rámci svojho 7. rámcového výskumného programu. Cieľom je prispieť k zníženiu nákladov na CCS tak, aby náklady na spálenie jednej tony uhlia neprekročili 20 €, zatiaľ čo bude zachytených až 90 % vyprodukovaných skleníkových emisií.
Podľa Heinza Scholtholta, člena výboru STEAG (Nemecko), uhlie zostane dôležitým zdrojom energie aj naďalej, a to kvôli výhodám ako nízka cena a vysoká spoľahlivosť. Scholtholt hovorí: „Z technologického a ekologického uhla pohľadu je zemný plyn oveľa príťažlivejší ako uhlie, ale rovnako je aj oveľa drahší a musí byť do mnohých krajín importovaný, zatiaľ čo uhlie je domácim zdrojom energie.“ Zároveň poukazuje, že problém produkcie CO₂ nie je doteraz celkovo doriešený a v tomto smere treba učiniť ešte značné množstvo práce. Podľa neho, vývoj technológie spaľovania uhlia v elektrárňach s takmer nulovou mierou produkcie CO₂ by mal Nemecku zabezpečiť svetové prvenstvo v čistom spaľovaní tejto energetickej suroviny.
Britská Pracovná skupina pre čisté uhlie, ktorá združuje expertov s rôznym profesným pozadím, predložila v júni 2006 vtedajšiemu britskému premiérovi Tonymu Blairovu správu. Uvádza sa v nej, že skupina podporuje rozvoj technológií čistého uhlia, a to ako z hľadiska politickej perspektívy, tak aj z environmentálneho hľadiska. Píše sa v nej: „Ambíciou vlády by malo byť zachovanie súčasnej kapacity produkcie elektrickej
energie spaľovaním uhlia (29 GW), zatiaľ čo celá uhoľná flotila by sa mala uberať smerom k technológiám čistého uhlia, nakoniec však k nulovým emisiám.“ Táto ambícia by mohla byť podľa expertov naplniteľná kombináciou výstavby nových elektrární, ich zdokonaľovaním a postupným zavádzaním technológie CCS.
Christian Egenhofer z bruselského Centra pre európske politické štúdie (CEPS) tvrdí, že v krátkodobom hľadisku nie je možné očakávať zásadnejšiu mieru redukcie emisií CO₂, produkovaných uhlie spaľujúcimi elektrárňami. Podľa neho nie sú súčasné technológie čistého uhlia schopné priniesť 50ti až 80ti percentné zníženie miery emisií, teda nedokážu výraznejšie pomôcť k zamýšľaným klimatickým cieľom EÚ do roku 2050. Vybudovanie nových elektrární môže byť energeticky vysoko efektívnym krokom, avšak nové elektrárne majú stále vysokú mieru produkcie uhlíka.
Podľa Egenhofera má z dlhodobého hľadiska CCS potenciál priniesť akýsi zázrak. Na druhej strane je však nepravdepodobné, že by sa táto technológia stala konkurencieschopnou skôr než za 20 rokov. Dôvodom je jej vysoká cena. Aby však bola CCS niekedy v budúcnosti komerčne návratná, je potrebné, aby boli prijaté špeciálne politické rozhodnutia na jej podporu. Teda aby sa na CCS pozeralo podobnou politickou optikou, ako sa v súčasnosti nazerá na obnoviteľné zdroje energie.
Svetová ochranárska organizácia WWF tvrdí, že uhlie je energetickou surovinou s najvyšším obsahom uhlíka, a preto je aj najšpinavšie. Podľa organizácie je samotný energetický sektor zodpovedný za 37 % všetkých emisií vyprodukovaných ľudskou činnosťou. WWF vydal štúdiu, ktorá hodnotí konkrétne európske elektrárne podľa toho, akou mierou sa podieľajú na znečistení ovzdušia. 27 z 30 najšpinavších elektrární funguje na základe spaľovania uhlia. Imogen Zethoven z WWF: „Aby sme vypli globálne otepľovanie, musíme ho [uhlie] nahradiť čistejšími alternatívami, akými sú zemný plyn a obnoviteľné zdroje.“
Dve nedávne štúdie, jedna z marca 2007 z dielne Energetickej pozorovateľskej skupiny a druhá z februára 2007 z pera Spoločného výskumného centra Európskej komisie, potvrdzujú, že zatiaľ čo uhlie zostáva významným zdrojom energie aj v 21. storočí, jeho svetové zásoby môžu byť vyčerpané rýchlejšie, ako sa očakáva. Jeho ťažba a produkcia sa tak môžu v krátkom čase stať drahšími.

(zdroj: Internet)

Autor

• (red)