Alternativní energetické zdroje a měrné emise CO2

Spalování různých „biopaliv“ je hodnoceno jako vysoce ekologicky přínosný proces. Tyto přínosy však mohou být uplatněny pouze s uznáním úplného vstupu atmosférického CO₂ do recentního spalování biomasy.

Otázka reálného podílu uhlíku z atmosféry (CO₂) a podílu uhlíku z půdy (humus, hnojiva) není až tolik podstatná jako jsou jiné problémy související.

Biomasa dřeva (ale potažmo i z papíru) rostla dlouhé desítky let a nyní je spálena v jediném okamžiku, což znamená zcela malý podíl ročně resorbovaného CO₂ oproti například jednoletým bylinám. Ještě mnohem podstatnějším faktorem pro ocenění skutečných měrných emisí oproti emisím teoretickým jsou však emise vedlejší a nutné pro výrobu daného paliva:

1. spotřeba energie a emise CO₂ ze sklizně, těžby a zpracování biopaliva (nafta do zemědělských strojů, benzín do pil, drcení surového paliva)
2. spotřeba energie a emise CO₂ z finální úpravy paliva (sušení, briketování, lisování)

Praktické emise CO₂ z biopaliv jsou v průměru mírně vyšší než z tuhých paliv fosilních, avšak výrazně vyšší než z ropných paliv anebo ze zemního plynu. Reálný výpočet měrných emisí CO₂ je postup nanejvýše komplikovaný a nelze jej vždy a úplně nahrazovat teoretickou emisí CO₂, jak je tabelována dále. Například v této tabulce uvedená měrná emise ze spáleného zemního plynu také není z globálního hlediska hodnotou úplnou a finální, neboť zde není zahrnuta spotřeba zemního plynu pro pohon kompresních stanic po celé trase dodávacího dálkovodu.

V měrné emisi z hnědého uhlí podobně není zahrnuta spotřeba energie na jeho těžbu, drcení a přepravu. Je ale třeba vědět, že úplná náhrada všech fosilních paliv (zemní plyn, ropné produkty, uhlí) pouze různými druhy tzv. „biopaliv“ by znamenala citelné zvýšené zátěže atmosféry okamžitě produkovaným CO₂. Je tomu tak proto, že výhřevnost biopaliv je nižší než u paliv fosilních, především díky výrazně vyššímu obsahu kyslíku v hořlavině. S rostoucím obsahem kyslíku v hořlavině klesá výhřevnost a stoupá emise CO₂. Velmi negativní vliv na rostoucí emise CO₂ má i vlhkost biopaliv. S rostoucí vlhkostí strmě klesá výhřevnost a rychle roste emise CO₂, neboť významný podíl energie se spotřebovává na vysoušení paliva.

Měrná emise CO₂ při spalování různých paliv

V tomto porovnání nezahrnuje měrná emise vlivy různých účinností různých spalovacích zařízení pro různá paliva ani vlivy vedlejších energetických spotřeb. Reálné měrné emise se mohou podstatně lišit podle změn vlhkostí paliva (s rostoucí vlhkostí měrná emise CO₂ strmě stoupá tak, jak klesá výhřevnost paliva).

	Vlhkost paliva	Měrná emise teoretická
	Wtr [% hm.]	g CO2/MJ (výhřevnosti)
Plynná paliva
Zemní plyn	0	54,90
Bioplyn (58 % CH4)	0	95,08
Dřevo a výrobky z něj
Dřevěné brikety I	5,64	98,71
Dřevěné pelety	8,98	95,67
Dřevní štěpka I	18,28	98,90
Dřevní piliny	6,29	100,34
Dřevěné brikety II	4,37	98,95
Dřevěné brikety III	7,85	104,88
Dřevěné brikety IV	7,31	98,54
Dřevní štěpka II	14,81	99,67
Odpadní dřevo	56,56	113,67
Lesní štěpka	51,07	112,11
Papír a výrobky z něj
Celulóza čistá	0	108,00
Papírové brikety	5,67	103,88
Papírové pelety	1,87	101,54
Papírové brikety PC	5,72	102,00
Odpadní papír	5,18	109,74
Biomasa a přírodní produkty
Pelety z trav	9,68	90,91
Pšeničné otruby	11,80	97,15
Pelety z rostlinného odpadu	10,96	99,54
Fermentační zbytek z AD	11,42	100,28
Kompost	27,96	105,37
Lihovarské výpalky	7,20	97,32
Kapalná paliva recentní
Kafilerský tuk	0,40	73,55
Úkapový ethanol	5,50	71,59
Kapalná paliva fosilní
Těžký topný olej	0,05	72,57
Tuhá paliva fosilní
Hnědé uhlí energetické I	35,0	103,30
Hnědé uhlí ořech 2	39,5	102,9
Brikety hnědouhelné	9,0	96,03

Barva dřevěných briket a jejich kvalitativní vlastnosti

Barva briket nemusí být vždy přímým indikátorem kvality. I brikety ze světlých dřev (např. smrkové) mohou být tmavé, pokud jsou užity velmi vysoké lisovací tlaky, za nichž dochází k ohřevu materiálu až na teploty počínající karbonizace (250 – 300°C i více) a vzniklé dehty zbarvují materiál (zvláště povrch brikety) do tmavohnědých až černých odstínů.

Takovéto brikety mohou být z hledisek spalování velmi kvalitní. Často ale jsou brikety tmavě zbarvené od příměsí kůry (někdy je dokonce výrobce označuje jako „kůrové“) a tyto brikety se liší od briket světlých většinou vyšším obsahem popela. U světlých briket je většinou dosahováno obsahů popela do 1,5 % hm. Vyšší obsahy popela jsou často u tzv. „kůrových“ briket vyšší (např. i přes 3 % hm.). To znamená, že i při shodném spalném teple hořlaviny dřeva je jejich výhřevnost nižší než u briket světlých. Světlé brikety z jehličnatých dřev většinou bez problémů splní požadovaný rozsah výhřevnosti 17,5 – 19,5 MJ/kg sušiny. Reklamním trikem je sice oprávněné tvrzení, že tmavé brikety vydrží déle žhavé, většinou ale mají celkovou výhřevnost o něco nižší než brikety světlé.

V zásadě není doporučitelné nakupovat dřevěné brikety podle ceny s domněnkou, že čím jsou dražší, tím lepší kvalitu získáme.

Dřevěné brikety by v každém případě měly obsahovat certifikované a výrobcem minimálně zaručené základní parametry:

• vlhkost Wtr [% hm.] (max. 12 % hm.)
• obsah popela (v bezvodém stavu) Ad [% hm] (max. 1,5 % hm.)
• výhřevnost (v bezvodém stavu) Qid [MJ/kg] (17,5 – 19,5 MJ/kg)
• obsah síry (v bezvodém stavu) Std [% hm.] (max. 0,08 % hm)
• obsah chloru (v bezvodém stavu) Cltd [mg/kg] (max. 300 mg/kg)

Důležitými dodatkovými parametry pro dřevní výlisky (brikety i pelety) jsou otlukové zkoušky prováděné podle národních anebo evropských norem. Za vyhovující se považují výlisky mající otluk (otěr) do 2,3 %. V ČR platné evropské normy hodnotí tzv. trvanlivost, což je ale identický parametr v jiném vyjádření

• trvanlivost [%] = 100 – otluk [%]

Obecně lze ale použití dřevních výlisků (ať již to jsou brikety anebo pelety) pro lokální otopy doporučit a to minimálně z toho důvodu, že při nedokonalém spalování dřeva nevzniká tak vysoký podíl dehtů s obsahem PAU jako při otopech uhlím.

Spalování jakýchkoliv odpadů nebiologického původu (plasty, pryž) anebo čistírenských kalů je otázkou zcela mimo úvahy o emisích z biopaliv. Tyto materiály smějí být spalovány pouze na specializovaných zařízeních s vysoce účinným čištěním spalin a s trvalým dozorem nad kvalitou emitovaných spalin.

Zcela bezemisní postupy jako jediné mohou výrazně napomoci ke snížení zátěže atmosféry CO₂, hlavně to jsou produkce energie z hydroelektráren a především z elektráren jaderných.

Tento článek byl publikován v rámci spolupráce redakce časopisu Alternativní energie a CZ Biom.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu