MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2009 MARKÉTA NOVÁKOVÁ

2 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky Možnosti nakládání s energetickým odpadem Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Konrád, Ph.D. Vypracovala: Markéta Nováková Brno 2009

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma:, vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis bakaláře.

4 PODĚKOVÁNÍ Dovolte mi, abych co nejsrdečněji poděkovala celému kolektivu firmy ECO-BUILDING BRNO s.r.o., hlavně panu Ing. Miroslavu Bílému, CSc. za jeho ochotu a trpělivost při vysvětlování problematiky možností využití energetických odpadů. Dále bych chtěla poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Zdeňku Konrádovi, Ph.D. a dalším, kteří svou pomocí či cennou radou přispěli k vypracování této bakalářské práce.

5 ABSTRAKT Tato práce se zabývá studií možností nakládání s energetickým odpadem. Hlavní náplní je zhodnocení současného stavu řešené problematiky v souladu s platnou legislativou a trendy v této oblasti u nás i v zahraničí. Zvláštní pozornost je věnována existujícím způsobům nakládání s energetickým odpadem v elektrárenských a teplárenských závodech a jejich možnému praktickému využití v různých oblastech průmyslu, zejména v oblasti stavebnictví a budování zemních konstrukcí. klíčová slova: energetický odpad, vedlejší energetický produkt, druhotná surovina ABSTRACT This thesis deals with studies options for the management of energy waste. Main activities is assess the current state of tackle issues in accordance with current legislation and trends in this field in our country and abroad. Special attention is paid existing management of energy waste in power and heating plants and their possible practical use in various fields of industry, particularly in the field of construction and building earth structures. keywords: energy product, secondary energy product, secondary raw material

6 OBSAH 1 ÚVOD VYMEZENÍ POJMU,,ENERGETICKÝ ODPAD VE VZTAHU K PLATNÉ LEGISLATIVĚ Z odpadu výrobek Vedlejší energetické produkty a zákon o odpadech Základní popis odpad CÍL PRÁCE HISTORICKÝ VÝVOJ A SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY... V ČR Historie elektrárenství a teplárenství CHARAKTERISTIKA VEP Od odpadů k VEP Odpady ze spalování a jejich charakteristika a příklady použití VEP Popílek Škvára Struska Mikrosféry Popel Produkty z odsiřování spalin Energosádrovec Odkaliště a míchací centrum SYSTÉM NAKLÁDÁNÍ S VEP Stávající stav energetických technologií v Plzeňské teplárenské a.s Proces výroby Teplo Elektřina Vysokoteplotní spalování uhlí Fluidní spalování uhlí Polosuchá metoda odsíření Složiště Specifikace využitelnosti popílků a teplárenské strusky ČEZ, a.s., Elektrárna Ledvice skupiny ČEZ... 31

7 6.2.1 Proces výroby elektrického proudu v uhelné elektrárně Elektrárna Ledvice Emisní limity Imisní limity VEP z elektrárny Ledvice TRENDY V NAKLÁDÁNÍ S VEP Stabilizát Popílky Geopolymery Biomasa DISKUSE Snižování nákladů za ukládání VEP VEP ve formě DS Co musí splňovat DS vyrobené z VEP ZÁVĚR SEZNAM ZKRATEK SEZNAM LITERÁRNÍCH ZDROJŮ SEZNAM PŘÍLOH... 50

8 1 ÚVOD Veškerá výrobní i nevýrobní činnost současné moderní společnosti je provázena produkcí odpadů, z nich určitá část má vlastnost odpadů nebezpečných. Jejich odstranění na straně jedné a racionální využití na straně druhé je prvořadým cílem jak z hlediska ochrany životního prostředí dále (ŽP), tak i z hlediska ekonomického. Podle druhé věty termodynamické je každý samovolně probíhající proces spojen s růstem entropie. Entropie je tedy mírou samovolnosti přecházet z uspořádanějších (a člověkem využitelných) stavů do pravděpodobnějších. Z toho plyne, že nikdy nelze materiály ani energii stoprocentně využít bez vzniku vedlejších odpadních produktů. K využívání odpadů z energetiky vytvářejí vlády různých zemí odlišné podmínky, které producenty a odběratele motivují či nutí odpady využívat. V úsilí o využití jsou nejdále země Beneluxu, z toho Nizozemí se využívá skoro plných 100 % odpadů z energetiky. [20] Energie je charakterizována jako hybnost, činnost, uskutečnění. Kromě akčního vnímání tohoto pojmu je energie termínem užívaným téměř všemi přírodními a technickými vědami. Každý, kdo nakupuje a spotřebovává energii, by měl znát mnohem praktičtější zákonitost první větu termodynamickou. Ta ve své podstatě říká, že energie je nezničitelná, pouze mění svoji formu. Veškerou energii, kterou nakoupíme ve formě elektřiny, benzínu či zemního plynu, pouze přeměňujeme na jinou formu. Na konci těchto přeměn je teplo, které ohřeje okolní prostředí. Z termodynamického hlediska je tedy nesprávné uvádět, že vyrobíme nebo spotřebujeme energii, pouze ji přeměňujeme a jen některá z forem v řetězci přeměn je užitečná. Energetický průmysl zahrnuje nejen těžbu uhlí, ale i výrobu koksu, plynu, elektřiny a výrobu a rozvod tepla. Podíl uhlí na palivoenergetické bilanci je téměř 60 %. V ČR se těží hnědé a černé uhlí. Hnědé uhlí se těží převážně povrchovým způsobem v severních Čechách, méně kvalitní lignit podpovrchovým způsobem na Hodonínsku. Povrchová forma těžby je velmi nešetrná vůči krajině, a proto je v ČR postupně utlumována. Hnědé uhlí se používá hlavně při výrobě elektrické energie. V minulosti bylo okolí hnědouhelných elektráren silně znečištěno, ale po technickém dovybavení v 1.etapě ekologizace elektráren v devadesátých letech 20. století se škodlivé emise výrazně snížily. 7

9 Černé uhlí se v ČR těží převážně na severní Moravě v oblasti kolem města Ostravy a Karviné. Toto uhlí je velmi dobré kvality, a spalováno je v elektrárně Dětmarovice. Výroba elektřiny je v ČR zajištěna převážně tepelnými elektrárnami, které se nacházejí blízko ložisek uhlí. Tyto elektrárny se podílejí na celkové výrobě elektřiny 66 %. Dalším významným zdrojem elektřiny jsou v ČR atomové elektrárny, které jsou v současné době dvě a nacházejí se v Temelíně (JeTe) v jižních Čechách a v Dukovanech (JeDu) na jižní Moravě, kde byl rovněž vybudován mezisklad vyhořelého radioaktivního paliva. Jejich podíl na výrobě elektrické energie činí 31 %. Nově je zvažována možnost dostavby a rozšíření JeTe. V ČR se také nachází mnoho vodních elektráren, ale kvůli povaze zdejších vodních toků (delší a jen mírně tekoucí řeky) se pro výrobu elektrické energie dají využívat pouze uměle vytvořené přehrady. Jejich podíl na výrobě elektrické energie činí 3 %. V posledních letech zásluhou politického evropského klimatu a finančním dotacím se při výrobě energie významně zvyšuje podíl obnovitelných zdrojů (spalování biomasy, větrné a fotovoltické elektrárny). Po útlumu těžkého průmyslu v devadesátých letech se ČR stala významným exportérem elektrické energie do Evropy. [7] 8

10 2 VYMEZENÍ POJMU,,ENERGETICKÝ ODPAD VE VZTAHU K PLATNÉ LEGISLATIVĚ 2.1 Z odpadu výrobek V současné právní úpravě nakládání s odpady není dříve zažitý pojem druhotná surovina samostatně definován. Je nahrazen pojmem materiálové využití odpadu, který se používá v předpisech EU. Pro zdůraznění vztahů obou pojmů materiálové využití druhotná surovina je pojem druhotná surovina dále jen (DS) citován v zákoně o odpadech č. 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů v rámci definice pojmu materiálové využití, které má přednost před veškerými jinými možnostmi využití. Z definice je možné dovodit, že DS již není považována za odpad. Vzhledem ke skutečnosti, že DS není v žádném z obecně závazných předpisů definována, nedoporučuje se jeho užívání. Jako vhodnější a výstižnější navrhuji pojem surovina z odpadu. Ale v této problematice je lepší používat pojem DS. Nakládání s odpady je v pojetí předpisů EU ukončeno až jejich využitím nebo odstraněním, které jsou definovány v 4 písm. l) a n) zákona o odpadech ve znění pozdějších předpisů, ale především jsou vyjmenovány v přílohách č. 3 a 4 k zákonu, které jsou v plném souladu se směrnicí EU o odpadu. Pojem znovuzískání (recyklace), který je v příloze č. 3 k zákonu o odpadech ve znění pozdějších předpisů používán, ale není v zákoně definován a je možné se oprávněně domnívat, že se jedná o okamžik, kdy pro vlastníka věci přestává být účinná definice pojmu odpad, tzn., že vlastník nemá úmysl nebo povinnost se jí zbavit, ale nakládá s ní dále s péči dobrého hospodáře. Nemá vůli ani povinnost se věci zbavit předáním oprávněné osobě ve smyslu zákona o odpadech. V tomto okamžiku je z pohledu společnosti a bez ohledu na technologickou úroveň nakládání s věcí (odpadem), věc uchována (znovuzískána) pro uspokojování potřeb lidské společnosti. Znovuzískání je realizováno bez ohledu na podobu věci. Při popisu této skutečnosti je možné vycházet z definice výrobku, kdy je dotčená věc (doposud odpad) považována za věc jinak získanou výrobek. Úroveň zpracování věci není pro vnímání věci jako výrobku podstatná. O takovéto movité věci např. surovině z odpadu je v souladu s definicí výrobku možno hovořit naprosto ve shodě se zájmy chráněnými zákonem o odpadech (trvale udržitelný rozvoj, ochrana životního prostředí, ochrana zdraví člověka) 9

11 jako o výrobku věc byla jinak získána a bez ohledu na úroveň zpracování je uváděna na trh. [23] 2.2 Vedlejší energetické produkty a zákon o odpadech Významnou oblastí odpadového hospodářství je nakládání s odpady z tepelných procesů výroby elektrické energie v tepelných elektrárnách a teplárnách. Jejich užitná hodnota roste s vývojem moderních technologií spalování, odsíření a zejména výroby maltovin a cementů a proto nacházejí stále širší možnosti praktického využití ve formě DS. Pro způsob následného nakládání s příslušným odpadem je rozhodující, zda se jedná o odpad ostatní či odpad nebezpečný. Podle vyhlášky Ministerstva životního prostředí dále jen (MŽP) č. 381/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů (Katalog odpadů) jsou odpady z výroby elektrické energie a tepla zařazeny většinou jako ostatní. Tab.1 Druhy odpadů z energetiky podle katalogu odpadů Druh odpadu Katalogové číslo Zařazení Škvára, struska a kotelní prach ostatní Popílek ze spalování uhlí ostatní Pevné reakční produkty na bázi vápníku z odsiřování spalin ostatní Reakční produkty z odsiřování spalin na bázi vápníku ve formě kalu ostatní Písky z fluidních loží ostatní Pevný odpad z čištění plynu nebezpečný Na druhou stranu odpady ze spoluspalování odpadů, obsahující nebezpečné látky, jsou vždy zařazeny jako odpady nebezpečné. Jednou ze zákonných povinností každého producenta je zajistit přednostní využití odpadů před jejich odstraněním. Materiálové využití odpadů má přednost před jiným využitím odpadů. Dodržení tohoto principu je samozřejmě motivované i ekonomicky. Výsledkem toho je, že co jeden považuje (a označuje) za odpad, druhý má za produkt, v konkrétním případě za vedlejší energetický produkt dále jen (VEP). Do hry však vstupuje mnoho faktorů, jako ekonomický přínos z přímého prodeje vedlejších produktů, investiční náklady pro realizaci možnosti prodeje, investiční náklady pro vybudování skladů a úspora poplatků za ukládání odpadu, které jsou stanoveny podle 10

12 zákona o odpadech. Tyto úvahy jsou samozřejmě komplikovanější, závisí rovněž na místních specifických podmínkách. Z hlediska prodejnosti vedlejších produktů je žádoucí provádět průkazné zkoušky k získání co nejširšího spektra znalostí pro projektanty a stavební firmy. Tato činnost je prováděna ve spolupráci s akreditovanými laboratořemi a specialisty v oboru stavebnictví. Pro jednotlivé výrobky je vypracovávána technická dokumentace buď ve formě podnikových norem, nebo je požadovaná kvalita stanovena příslušnými normami (například ČSN EN 450 Popílek do betonu Definice, požadavky a kontrola jakosti), s následným vydáním certifikátů výrobků autorizovanou osobou ve smyslu zákona č. 22/1997 Sb., ve znění pozdějších předpisů, o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, včetně zajišťování kontrolních zkoušek výrobků a dohledů autorizovanou osobou. [21] Jak už bylo zmiňováno, je problémem rozlišit v legislativě zda daný materiál je, či není odpadem a co je vedlejším produktem. V minulosti v evropském právu neměl pojem vedlejší produkt nebo DS žádný právní význam. Materiály byly prostě bud odpady, nebo odpady nebyly. [12] Tato změna, ale přišla koncem minulého roku, kdy vyšla směrnice evropského parlamentu a rady (ES) č. 98/2008, kde je definován vedlejší produkt je to látka nebo předmět vzniklý při výrobním procesu, jehož prvotním cílem není výroba těchto předmětů, lze ho považovat za vedlejší produkt a nikoliv za odpad pouze tehdy, jsou-li splněny tyto podmínky: další využití látky nebo předmětu je jisté; látku nebo předmět lze využít přímo bez dalšího zpracování jiným než běžným průmyslovým způsobem; výroba látky nebo předmětu je nedílnou součástí výrobního procesu a další využití je zákonné, tj. látka nebo předmět splňují všechny příslušné požadavky, pokud jde o výrobek, životní prostředí a ochranu zdraví u konkrétního použití a nepovedou k celkovým nepříznivým účinkům na životní prostředí nebo lidské zdraví [19] 11

13 2.3 Základní popis odpad Tento pojem se objevil po vydání vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., ve znění pozdějších předpisů o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a po změně vyhlášky MŽP č. 383/2001 Sb. na 294/2005 Sb., ve znění pozdějších předpisů o podrobnostech nakládání s odpady. Základní popis odpadu dále jen (ZPO) je průvodní dokumentace odpadu ve stanoveném rozsahu podle vyhlášky na základě dostupných informací o odpadu, za jehož úplnost a pravdivost odpovídá původce nebo oprávněná osoba, která odpad společně se ZPO převzala do svého vlastnictví a který je předáván s každou jednorázovou nebo první z řady opakovaných dodávek odpadu do zařízení, vychází z požadavků Rozhodnutí Rady 2003/33/ES. Zde jsou stanovena kritéria a postupy pro přijímání odpadů na skládkách podle Směrnice 1999/31/ES. Požadavky ZPO jsou: identifikační údaje dodavatele odpadu, název a adresa provozovny kde odpad vznikl, název druhu odpadu, katalogové číslo, kategorie, výčet nebezpečných vlastností, popis vzniku odpadu, fyzikální vlastnosti odpadu (konzistence, barva aj.), jméno, bydliště telefon, fax, a popis osoby odpovědné za správnost informací, protokol o sběru odpadu (pokud jsou při přejímce odpadů požadovány zkoušky), protokol o výsledcích zkoušek zaměřených na zjištění o vyloučení odpadu z nakládání v příslušném zařízení (ne starší jak 3 měsíce), pokud jsou tyto zkoušky požadovány, předpokládaná hmotnost a četnost dodávek odpadu shodných vlastností v dodávce, předpokládaná hmotnost a četnost dodávek odpadu shodných vlastností za rok, stanovení kritických ukazatelů, které budou sledovány v průběhu opakovaných dodávek odpadu: původce odpadu minimálně jedenkrát za rok, provozovatel zařízení ke sběru a výkupu odpadů minimálně dvakrát ročně, Další požadavky popisu odpadu jsou uvedeny podle jeho přijetí na skládku. [12] 12

14 3 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je zhodnocení možností nakládání s energetickým odpadem z oblasti elektrárenské a teplárenské. Většina odpadů z této oblasti je dále využívána materiálově a z toho důvodu se označuje jako VEP, s kterým spousta odborníků nekooperuje z důvodu toho kdy je a kdy odpad není odpadem, ale DS, nýbrž polotovarem do oblasti stavebnictví, s kterým se nadále pracuje. Úkolem této práce je poskytnout současné informace ze stránky legislativní, které předpisy se dotýkají VEP. Dále popsání historického vývoje elektrárenství a teplárenství od počátku 20. století po současný stav této problematiky v ČR. Charakterizovat vedlejší energetické produkty včetně jejich složení a použití v praxi. Cílem praktické části této práce je popsat systém nakládání s VEP v ČEZ a.s., Elektrárně Ledvice a v teplárně Plzeňská teplárenská a.s., včetně popisu možností spalování uhlí v provozu energetického zdroje. Vyjmenování VEP, s kterými tyto společnosti disponují a jejich následné použití s podrobnými popisy produktů spolu s oprávněnými certifikacemi. V posledních letech trvale stoupají náklady na těžbu primárních surovin a s tím souvisí kapitola trendy v nakládání s VEP, kde jsou uvedeny možnosti využívání druhotných surovin jako náhrada primárních zdrojů. K přípravě a naplnění byly navrženy pilotní projekty, které jsou zaměřeny na prověření možností využití nebo zintenzivnění využívání VEP v oblastech, kde se prozatím neuplatňovaly nebo se neuplatnily dostatečně. Tyto návrhy jsou zaváděny hlavně k posilování produkce VEP, snižování nákladů za jejich nakládání a využití ve formě druhotné suroviny. V neposlední řadě jsou uvedeny silné stránky problematiky VEP je to především jejich základní charakter možnost použití jako náhrady primárních surovin. Dále snižování množství odpadu, které je v souladu s hierarchií státní politiky nakládání s odpady. Naopak slabými stránkami jsou nedostatky v systému právních předpisů, jejich neprovázanost, nejednotnost terminologie, nefungující meziresortní terminologie a chybějící tlak na praktické využívání VEP spolu s problémy certifikace VEP. Podpora využití VEP, které nahrazují přírodní zdroje, spočívá zejména v lepší informovanosti veřejnosti a ve vytvoření legislativních předpokladů pro využití certifikovaných VEP namísto klasických materiálů i jako exportní komodity. Vhodná by byla také podpora zpracovatelům odpadů a prosazování využívá certifikovaných VEP jako výrobku všude tam kde by bylo vhodné, vč. využití i v dalších odvětvích, [9], [10] nejen ve stavebnictví. 13

15 4 HISTORICKÝ VÝVOJ A SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY V ČR 4.1 Historie elektrárenství a teplárenství Doba zakládání prvních soustav spadá do období let 20. století. Začal se rozvíjet průmysl ve městech, ten si žádal velké množství tepla, nejen pro technologické účely, ale i pro nové vznikající dělnické čtvrti. Začaly vznikat malé elektrárny a spolu s nimi i teplárny s lokálními distribučními sítěmi. V tomto období bylo založeno na 20 elektrárenských společností. Vlastníky společností byl nejen stát ale i místní samospráva a spotřebitelé, takže elektrizace spolu s teplárenstvím rostla. Při rozvoji elektroenergetiky se začala projevovat potřeba nových a větších energetických zdrojů pro provoz místních elektrizačních soustav. Ve 30. letech vznikly na svoji dobu moderní a progresivní soustavy centralizovaného zásobování teplem se zdroji kombinované výroby elektřiny a tepla, které jsou základem dálkového vytápění dodnes. V období po druhé světové válce byly vybudovány velké tepelné elektrárny - Oslavany, Třebovice, Poříčí I., Mydlovary, Kolín, Andělská hora u Liberce, Brno Špitálka. Většina z nich již neexistuje nebo po přestavbě slouží jako městské teplárny. Toto období lze charakterizovat jako éru parních soustav s městskými teplárenskými zdroji spalujícími tuhá paliva. V poválečném období hlavně 50. a 60. let došlo k největšímu rozvoji velkých teplárenských soustav. Na řadu přišla integrace regionálních elektrizačních soustav do jednotného propojení systému. To si vyžádalo stavbu velkých systémových tepelných elektráren, které slouží do současnosti v Hodoníně, Poříčí II, Opatovicích, Tisové, Mělníku a Vltavská kaskáda Lipno, Orlík, Štěchovice, Kamýk. Rozvoj byl i v jiných průmyslových aglomeracích. Jednalo se o Ostravsko, severní Čechy, Prahu, Pardubice, Plzeň a další krajská města. Jejich základními zdroji byli nově vybudované elektrické sítě, především s vedením o větším napětí, nebo teplárny situované mimo městská centra, kam se teplo dopravovalo horkovodními napáječi. V 70. letech pokračovalo budování velkých uhelných elektráren v oblasti severních Čech v blízkosti hnědouhelných dolů Počerady, Tušemice II a ve východočeských Chvaleticích, Dětmarovicích na severní Moravě, kde je spalováno černé uhlí. Nástupem ušlechtilých paliv (topné oleje a později zemní plyn) bylo ovlivněno teplárenství v

16 80. letech. Budovali se sice levné, ale energeticky náročné sídlištní soustavy s výtopenskými zdroji sídlištními kotelnami na zemní plyn. Toto období sídlištních výtopen přineslo celkové technické zaostávání celkového oboru teplárenství i měření a regulace byla na nízké úrovni. V období let bylo nejdůležitější akcí v oblasti elektroenergetiky výstavba první české jaderné elektrárny Dukovany. Započala i výstavba druhé jaderné elektrárny v Temelíně. Politika levné elektřiny nadále přinášela problémy a vedla k prohlubující se neefektivitě průmyslu a k plýtvání elektřiny. V 90. letech dvacátého století a v 1. desetiletí 21. století prodělala česká elektroenergetika a teplárenství zásadní změny. Ze státního podniku České energetické závody byly vyčleněny teplárenské podniky, opravárenské, montážní a další podniky a následně i osm distribučních společností, které dodávají elektřinu konečným zákazníkům. Projekt jaderné elektrárny Temelín byl přepracován a doplněn nejmodernější technologií. Postupná liberalizace cen paliv a energií, utváření konkurenčního prostředí a příchod zahraničních investorů otevřely teplárenství nové možnosti. Přijetí nových energetických zákonů souvisejících s procesem sbližování naší legislativy s legislativou a standardy EU zvyšují nároky na efektivní získávání energie. V neposlední řadě se po otevření hranic projevila snazší dostupnost nejmodernějších teplárenských technologií. Nezastavil se rozvoj kombinované výroby elektřiny a tepla. V distribuci tepla se prosadilo předizolované potrubí, výměníky s vysokými měrnými výkony, ale i kompaktní objektové či dokonce bytové předávací stanice. Na vysokou úroveň se u spotřebitelů dostalo měření a regulace až na samotné radiátory (termostatické ventily). Současnou dobu lze charakterizovat jako éru ekologizace a racionalizace existujících soustav dálkového zásobování teplem. Největší událostí v novodobé historii české uhelné elektroenergetiky se stalo vyčištění elektráren, tj. uvedení všech uhelných energetických zdrojů do takového technického stavu, který by vyloučil další devastaci životního prostředí. V letech elektrárenská společnost ČEZ realizovala patrně nejrozsáhlejší a nejrychlejší ekologický a rozvojový program v Evropě. V rámci tohoto programu v hodnotě 46 miliard Kč přímých investic a cca 65 miliard investic souvisejících bylo v uhelných elektrárnách společnosti instalováno celkem 28 odsiřovacích jednotek a 7 fluidních kotlů, došlo k rekonstrukci odlučovačů popílku a modernizaci řídicích systémů elektráren. Díky uskutečnění programu odsíření se podařilo oproti úrovni na počátku 90. let snížit emise oxidu siřičitého (SO 2 ) o 92 %, pevných částic popílku o 95 %, emise oxidů 15

17 dusíku (NO x ) o 50 % a oxid uhelnatý (CO) o 77 %. Téměř 90 % VEP z procesu odsíření již nepatří do kategorie odpadů, ale lze je dále využít ve formě certifikovaných výrobků. [10], [2] 5 CHARAKTERISTIKA VEP Energetika je velmi významnou součástí hospodaření našeho státu. Dělí se na odvětví elektroenergetiky, plynárenství, uhelného průmyslu, těžby a zpracování ropy a uranové rudy a také teplárenství. Energetický průmysl produkuje velké množství zejména tuhých odpadů jejichž složení je závislé na použití dané technologie ve výrobě. Jedná hlavně o strusku, popílek, škváru, a tuhé produkty odsíření, (kterých se ročně vyprodukuje asi kg, ale využívá se z nich jen asi 20 %). VEP jsou koncentrovány v místě vzniku, byly ukládány na odkalištích, eventuálně jsou využívány k rekultivaci zmíněných odkališť. Významnou oblastí odpadového hospodářství je nakládání s odpady z tepelných procesů výroby elektrické energie v tepelných elektrárnách a teplárnách (VEP). Jejich užitná hodnota roste s vývojem moderních technologií spalování, odsíření a zejména výroby maltovin a cementů a proto nacházejí stále širší možnosti praktického využití ve formě druhotných surovin. [20] 5.1 Od odpadů k VEP Odpady z energetického průmyslu (nejaderného i jaderného) mají jiný charakter než z většiny ostatních průmyslových odvětví. Pod pojmem odpady z nejaderné energetiky se zahrnují ty tuhé odpady, které přímo souvisejí s procesem spalování uhlí nebo čištění kouřových plynů: popílek z elektrostatických odlučovačů, škvára a struska ze spalování uhlí, energosádrovec jako produkt mokré vápencové vypírky kouřových plynů (směs popele, síranu, chloridu a fluoridu vápenatého), REA-produkt - jako práškový produkt vznikající při odsiřování kouřových plynů v technologiích polosuché metody odsíření obsahující: siřičitan vápenatý (CaSO 3 ), síran vápenatý (CaSO 4 ), uhličitan vápenatý (CaCO 2 ), volné nehašené vápno (CaO) a menší množství polétavého popílku. Produkty aditivního odsíření ve fluidních kotlích spalovaného uhlí jsou filtrový a ložový popílek obsahující CaSO 3, CaSO 4 a nezreagované volné CaO. 16

18 Tab.2 Produkce odpadů z hlediska původu podle Odvětvové klasifikace ekonomických činností v ČR [27] Odpad odpad z dolování a těžby průmyslový odpad stavební a demoliční odpad odpad z energetiky (mimo radioaktivního) ostatní odpad (komunální, atd.) Celke m z toho: nebezpeč né Celke m z toho: nebezpeč né Celke m z toho: nebezpeč né Celke m v tisících tunách z toho: nebezpeč né Celke m z toho: nebezpe čné CELKEM Odpady ze spalování a jejich charakteristika a příklady použití VEP Významnou skupinu tuhých odpadů tvoří produkty spalování. Zdroji odpadů jsou topeniště a spalovací zařízení na černé a hnědé uhlí, lignit, koks, topeniště na dřevo, spalovny komunálního a nebezpečného odpadu (tyto nejsou předmětem BP). Produkce tuhých zbytků po spalování tvoří podle druhu spalovaného materiálu hm. % spáleného materiálu. Většina těchto odpadů je dále materiálově využitelná a označuje se jako VEP. [20] Popílek Tuhý zbytek po spalování hnědého nebo černého uhlí zachycený v elektrofiltrech. Dříve hydraulicky splavovaný ve směsi spolu se struskou, následně uložený na složišti, nyní zachycovaný v suchém stavu. Chemicky převážně oxid křemičitý (SiO 2 ) a oxid hlinitý (Al 2 O 3 ). V současnosti se v elektrárnách používají dva technologické systémy spalování, při nichž vznikají dva druhy popílků. Mezi těmito popílky jsou rozdíly nejen v chemickém, ale i v mineralogickém složení. Jde o popílky vznikající při vysokoteplotním spalování 17

19 v klasických granulačních kotlích a o popílky z fluidní technologie spalování. Popílky z fluidní technologie spalování se v současné době nevyužívají vzhledem k vyššímu obsahu oxidu sírového (SO 3 ), volnému vysoce reaktivnímu CaO a někdy i vyšší ztrátě žíháním. Tyto popílky tuhnou a tvrdnou nedefinovatelně, již při pouhém smísení s vodou a bez jakýchkoliv příměsí a přísad. Možnosti jejich využití byla dosud věnována poměrně malá pozornost. Energetické popílky jsou všeobecně považovány za závažný ekologický problém. Jedná se především o vysokou prašnost popílků a hlavně přežívá názor, že popílky jsou zdrojem nejrůznějších kontaminantů včetně těžkých kovů. Tyto otázky nejsou sice na prvý pohled jednoduché, avšak při podrobné znalosti problematiky lze nalézt řešení. Pro využívání VEP z hlediska ŽP je totiž nezbytné zásadně rozlišovat dvě odlišné skupiny: Popílky čerstvé, které nepřišly do kontaktu s vodou a jsou zpravidla součástí pevných imisí. Tyto typy popílků jsou obvykle toxické vůči přírodnímu prostředí, a to víceméně bez ohledu na druh spalovaného uhlí či typ energetického zařízení, což bylo prokázáno mnoha exaktními pokusy s nejrůznějšími druhy rostlin. Struskopopílkové směsi plavené, které byly až do současné doby tradičně ukládány na složiště pomocí hydraulické přepravy a byly tedy v intenzivním kontaktu s vodou. Tyto popeloviny nejsou toxické, obsahují minimum těžkých kovů a lze v nich tudíž pěstovat nejrůznější druhy rostlin. Jsou proto i poměrně snadno rekultivovatelné. Vývoj nových technologických postupů využívajících odpadní látky jako surovinovou základnu pro výrobu finálních výrobků je nepostačující. To má za následek, že se v ČR využívá jen asi 20 % z vyprodukovaného objemu tuhých zbytků po spalování uhlí. Patrně nejrozšířenější způsob využití popelů a popílků v tuzemských podmínkách je jejich aplikace ve stavebnictví a stavitelství. Obecně je lze rozdělit do dvou skupin: výroba stavebních materiálů a jejich využití ve stavebnictví, silniční a pozemní stavitelství. Ve stavebnictví a výrobě stavebních hmot se popílek používá jako přísada při výrobě nejrůznějších materiálů betonu, pórobetonu, maltovin, cihel apod. Při vhodně zvolené dávce popílku lze obdržet cementy, z nichž lze vyrábět betony s dostatečně vysokými pevnostmi. Jejich výhodou je nižší vývin tepla při hydrataci, čehož lze dobře využít při betonování masivních konstrukcí (např. přehrady), kde snížení množství tepla vzniklého při hydrataci pojiva vede k omezení vzniku smršťovacích trhlin, což úzce 18

20 souvisí s prodloužením trvanlivosti konstrukce. Popílky mají zároveň pozitivní vliv na zvýšení odolnosti vůči agresivnímu a síranovému prostředí, zvyšují odolnost vůči alkalicko-křemičité reakci a ovlivňují pozitivně i některé ostatní vlastnosti betonů vyrobených z těchto cementů. V silničním stavitelství se popílky používají zejména pro: násypy dopravních staveb a jiných provozních ploch, zásypy opěr mostů, jako náhrada nevhodné podložní zeminy, stabilizované podkladní vrstvy (popílek stabilizovaný cementem nebo vápnem), náhrada cementu v silničních a konstrukčních betonech, náhrada vápencových plniv v živičných směsích, zlepšení granulometrického složení přírodního kameniva. Kromě stavebnictví lze popele a popílky aplikovat v těchto oblastech: doly, zemědělství, hutnictví, metalurgie, posyp komunikací, čištění odpadních vod, speciální aplikace (výroba keramických cenosfér, syntetických zeolitů apod.). V dolech slouží tyto odpady k zakládání, na podsypy, sanace a rekultivace. Popílky se využívají i k výrobě obalovaného osiva nebo k ukládání velkých dávek kejdy. Dlouhodobé sledování různých způsobů využití elektrárenského popela v zemědělství ukázalo jeho nezávadnost pro tuto oblast použití. Při aplikaci popílku do půdy nebylo nikdy prokázáno zvýšení obsahu těžkých kovů v půdě (s výjimkou arsenu (As)) ani v rostlinné produkci. Z rizikových prvků se v popelu vyskytuje ve zvýšeném množství zejména As a Molybden (Mo). Při aplikaci popela do půdy se často prokázalo zlepšení fyzikálních a agrochemických vlastností půd a zvýšení úrodnosti a výnosů. V hutnictví slouží popílky k přípravě licích zásypů pro kontinuální lití. V metalurgii jsou rovněž popílky svým chemickým složením a obsahy složek potenciální DS pro výrobu železa (Fe), hliníku(al), titanové běloby, germania (Ge), gallia (Ga), beryllia (Be) a uranu (U). Popílky a strusky jsou též vhodné jako sorbenty k čištění odpadních vod. Pomocí strusky nebo škváry lze z odpadních vod odstraňovat fenoly, mastné kyseliny, kyanidy, merkaptany, pesticidy, fosfátové kaly s obsahem kadmia (Cd) apod. [20] 19

21 5.2.2 Škvára Složení 55% Si0 2, 15-30% Al 2 O 3, 5-20% oxid železitý (Fe 2 O 3 ), 1-5% CaO. Využití škváry v některých odvětvích stavebního průmyslu se intenzivně hledá. Protože s využitím škváry jako materiálu využívaného ve stavebnictví jsou malé zkušenosti, potenciální odběratelé k tomuto materiálu zaujímají jistou nedůvěru. Přesto již dnes se ukazuje jako zcela nezbytné pro zvýšení využitelnosti škváry v průmyslu, získat certifikát na škváru jako výrobek. Úpravou spalovacího režimu a jeho důsledným dodržováním lze podstatně zlepšit parametry škváry, především obsah nedopalu a snížení procentuálního množství škváry na množství odpadu. Tím dojde k lepšímu vyhoření spalitelných složek. Je prokázáno, že škvára nemá nebezpečné vlastnosti, a po získání Stavebního technického osvědčení a Protokolu o ověření shody typu výrobku je možné ji využívat pro tepelně izolační zásypy ve stavbách, jako rekultivační vrstvu pro: tepelně izolační zásypy ve stavbách, rekultivace skládek, úpravu terénu, zához výkopových rýh a při realizaci pokládek inženýrských sítí. [20] Struska Produkt spalování uhlí. Tuhá, porézní partikulární fáze, chemicky převážně SiO 2 a Al 2 O 3. Obsahuje 15 až 45 % hm. vody. Příklady použití Struska se používá pro výrobu: cementu, struska jako neaktivní složka do maltovin, struska pro výstavby náspů, zásypů a obsypů, škvárový beton, zdrsňující posypový materiál pro zimní údržbu komunikací a chodníků a pro výrobu cihlářských pálených výrobků. [20] Mikrosféry Partikulární tuhá fáze s částicemi kulovitého tvaru vyplněné spalinami. Chemicky inertní materiál, složení převážně SiO 2 + Al 2 O 3. Vysoké zvukově a tepelně izolační vlastnosti. Teplota měknutí 1000 až 1200 C. Příklady použití Zvyšování tepelně a zvukově izolační vlastnosti výrobků použitelných i za vysokých teplot. Plastové výlisky v leteckém a automobilovém průmyslu, obkladové dlaždice, 20

22 podlahové krytiny, plnivo do fasádních prvků, plnivo do nátěrových a nástřikových hmot, tmely. [21] Popel Tuhý zbytek po spalování hnědého uhlí. Hydraulicky plavená a odvodněná směs popílku a strusky. Chemicky opět převážně SiO 2 + Al 2 O 3. Příklady použití Ke stavebním účelům a k výrobě stavebních hmot. [21] 5.3 Produkty z odsiřování spalin Energosádrovec Je získávaný u nás při odsiřování kouřových plynů metodou mokré vápencové vypírky. Má vysokou čistotu a kvalitu. V budoucnu může zcela nahradit zdroje přírodních sádrovců. Je vynikající surovinou především pro výrobu stavebních materiálů (lité podlahy, omítkové směsi, tvárnice apod.) a sádrokartonových desek. Energeticky náročnou výrobu klasických stavebních hmot cementu a vápna tak lze částečně nahradit sádrou. Energosádrovec má složení odpovídající přírodnímu sádrovci a lze jej proto využívat zejména: pro výrobu sádry a anhydritu, jako regulátor tuhnutí při výrobě cementu, jako aktivátor při výrobě pórobetonu. Praktické využití energosádrovce je v současné době nedostatečné, jeho velká část končí na skládkách, obvykle v nevratné formě stabilizátu s popílkem. Výhodnější je separátní uložení samotného energosádrovce, který může sloužit v budoucnu jako surovinový zdroj. Vzhledem k tomu, že se při odsiřovacích technologiích spotřebovává přírodní surovina vápenec je nanejvýš žádoucí, aby energosádrovec byl v co největší míře využíván, a tím pomyslně vyrovnal spotřebu přírodního vápence, potřebného pro jeho vznik. Stavebnictví je odvětví, které může zvýšit spotřebu energosádrovce a vyrábět z něj kvalitní sádru. Rozšíření využívání sádry z energosádrovce vyžaduje dokonalé znalosti vlastností a jejího chování v různých vlhkostně teplotních podmínkách a následnou modifikaci jejích vlastností. Produkty odsíření z polosuché metody (směs SO 4, SO 3 a Ca(OH) 2 ), které nelze využít ve stavebnictví, by bylo možné perspektivně používat při přípravě stabilizátu pro uzavírací vrstvy skládek a úložišť. [20] 21

23 5.4 Odkaliště a míchací centrum Odkaliště jsou inženýrská díla, která slouží pro hydraulické ukládání jemnozrnných materiálů vzniklých v různých provozech našeho hospodářství. Odkaliště funguje vlastně jako sedimentační a dočišťovací nádrže. Je však již celá řada popelových odkališť, kde se popelové materiály ukládají v režimu rekultivace a krajinotvorby. Samozřejmě, že u těchto materiálů musí být výluhovými zkouškami dokázána jejich nezávadnost a musí být certifikovány pro tyto účely. Odkaliště většinou ovlivňují ve značné míře geologické a hydrogeologické poměry území, mění výrazně tvář okolní krajiny a významně ovlivňují režim podzemních vod ve svém okolí. V současné době je evidováno 270 významných odkališť. V minulosti byla téměř veškerá produkce popílku a strusky v ČR (dále jen popel) ukládána ve formě struskopopílkové hydrosměsi na odkalištích. Malá část produkce popela byla ukládána suchým způsobem. Produkty odsíření vysokoteplotních kotlů ani produkty spalování ve fluidních kotlích se v ČR nevyskytovaly. Plavení struskopopílkové hydrosměsi do odkališť má jako způsob odstraňování značné nevýhody, zejména z hlediska ochrany ŽP: po dobu plavení nelze rekultivovat ani část povrchu odkaliště, tzn. zůstávají obnaženy velké plochy bez užitku, popelové pláže jsou zdrojem sekundární prašnosti, odkaliště představují velký zásah do krajiny, pro cyklus výstavby zvyšovacích hrází a plavení je třeba mít k dispozici dvě plochy, z toho vždy jednu v provozu, čerpání velkého množství dopravní vody je neekonomické, upravené druhy VEP z energetiky (stabilizáty a popílky) z fluidních kotlů nelze takto dopravovat vůbec, neboť v dopravních cestách tuhnou a dochází k jejich zarůstání, plavení velmi omezuje možnosti pro praktické využití popele. V současné době prakticky všechny tepelné elektrárny a teplárny u nás přešly nebo přecházejí od ukládání popela plavením do odkališť na systém suché expedice [11, 22] popílku odvozem v autocisternách či železničních cisternách ke spotřebiteli. Přepracováním v míchacích centrech dále jen (MC) zajišťují dokonalou homogenizaci ze všech určených VEP vyrobit materiál požadované kvality dle zadaných receptur (aglomerát, deponát, granulát, stabilizát, čerpatelné koncentrované popílkové suspenze 22

24 apod.), který je možno využít ve formě stavebního polotovaru, určeným technologickým předpisem k daným účelům. Mezi základní funkce zařízení patří: hmotnostní dávkování vstupních složek (popílek, struska, záměsová voda atd.), zvlhčení materiálu na požadovanou vlhkost, homogenizace všech vstupních složek včetně záměsové vody. Technologické zařízení musí byt schopno produkovat směsi podle různých receptur a změnit i za provozu žádanou recepturu. Zařízení může pracovat kontinuálně i diskontinuálně, v tom případě se doporučuje, aby bylo na vstupu i výstupu vybaveno vyrovnávacím zásobníkem nebo nádrží. [1] Záměsová voda = akumulovaná směs odpadních a procesních vod z provozů tepelné elektrárny (teplárny), které nelze vypouštět do veřejné kanalizace či vodotečí a je nezbytné je řízeně likvidovat. Jejich likvidace výhodně probíhá formou směšování VEP se záměsovou vodou v míchacích zařízeních při výrobě stabilizátu, granulátu či deponátu v MC. Aglomerát Směs VEP (suchý popílek) a záměsové vody připravená za takových podmínek, kdy dochází ke zlepšení vlastností materiálu, zejména z hlediska prašnosti při přepravě a vyluhovatelnosti. [1] Deponát Je vlastně granulát, ale bez obsahu vápna. Jeho využití je stejné jako u granulátu. [1] Granulát Má stejné složení jako stabilizáty, ovšem obsah vápna může být od 0 do 1 %. Používá se při zavážení vytěžených prostor po povrchové důlní činnosti. [1] Koncentrované popílkové suspenze Čerpatelná stabilizovaná kompozitní směs vzniklá dokonalou homogenizací přesně nadávkovaného suchého popílku a záměsové vody. Klasické popílkové suspenze lze 23

25 modifikovat přídavkem pojiv (REA-produkt polosuché metody odsíření, fluidních popílků, vápna, cementu atd). Stabilizát Homogenizovaná směs popílku, energosádrovce, mletého vápna, vody a případně strusky či cementu. (20-40 % vody % hydroxidu vápenatého neboli vápenného hydrátu (Ca(OH) 2 ) % CaSO 4 ). Výroba je prováděna v míchacích centrech tepelných energetických zdrojů. Příklady použití Jedná se o výrobek splňující požadavky zákonů, zejména koeficient prostupnosti, a splnění požadavků pro výluhové zkoušky, s možností variantního využití ve stavebnictví. Stabilizát může být využíván pro těsnění skládek odpadů a výstavbu hrází skládek, pro stavbu pozemních komunikací, asanace, v důlní výstavbě a pro rekultivace. Všechny výše uvedené materiály (struska, popílek, energosádrovec, a stabilizáty) musí splňovat limity zdravotních nezávadností stavebních materiálů a výrobků navržené Státním zdravotním ústavem Praha. [21] Stabilizát má dobré podmínky pro pucolánové reakce (tj. schopnosti popílku hydraulicky tuhnout a tvrdnout i pod vodou obdoba tvz. římského cementu) a tím i pro kvalitativní změnu mechanických a chemických vlastností vzniklého produktu. Společným znakem obou postupů je solidifikace zablokování těžkých kovů v pevné fázi tak, že se výrazně sníží jejich jejich vyluhovatelnost.. [11] 24

26 6 SYSTÉM NAKLÁDÁNÍ S VEP V této kapitole je popsán systém nakládání s VEP v ČEZ a.s., Elektrárně Ledvice a v teplárně Plzeňská teplárenská a.s., včetně popisu možností spalování uhlí v provozu energetického zdroje. V současnosti energetické zdroje v ČR vyprodukují 8000 až kg tuhých produktů vysokoteplotního i fluidního spalování (popely, popílky, strusky), z toho zdroje ČEZ a.s., 6000 až kg. K tomuto množství je potřeba připočítat dalších 1300 až kg odsíření vyjma fluidních popelů (energosádrovec, REA-produkt). Sumárně lze konstatovat, že roční produkce VEP se v ČR pohybuje okolo kg. Z výše uvedeného vyplývá, že jednou z nejaktuálnějších otázek z hlediska ekonomicky příznivého provozu energetického zdroje ve vztahu k ŽP je problematika řešení využití a likvidace produktů vznikajících po spalování uhlí při výrobě elektřiny a tepla. Provozovatel musí být vybaven technologickým zařízením tak, aby veškeré odpady a to i v podmínkách jejich maximální produkce byl schopen předepsaným způsobem upravit, dopravit na skládku a uložit v souladu s platnou odpadářskou legislativou a hygienickými předpisy, nebo z nich předepsaným postupem vyrobit kompozitní materiál využitelný ve stavební výrobě ve formě nového výrobku přesně definovaných parametrů. [2] 6.1 Stávající stav energetických technologií v Plzeňské teplárenské a.s Proces výroby Teplo K výrobě tepla používáme především uhlí. Z uhelných pánví přivážejí vlaky svůj náklad až do středu teplárny. Uhlí nemá stejnou kvalitu, takže je nutné jej třídit podle jakosti ho uložit na dvě skládky. Před spalováními proveden laboratorní rozbor, z jehož výsledků je zřejmé nejen to, jak uhlí nejlépe spálit, ale také jaké budou jeho odpady. Na výrobu páry je potřeba vody, která je brána z řeky. Protože není čistá, je nutná ji filtrace a chemicky upravovat. Pak je změněno skupenství vody na páru. To má velkou teplotu a tlak. Dále jde pracovním okruhem a zpátky se vrací zase jako voda. 25

27 Voda v této teplárně je odebírána z Otavy a přebytečnou čistou vodou je navrácena do řeky Volyňsky. Méně kvalitní uhlí před spalováním je pomleto v mlýnech a pak je proudem vzduchu vháněno do ohně v kotli. Kvalitnější uhlí je dopravováno do kotle dopravníky a spalováno na roštu. Chod kotle a vlastně celá výroba tepla je řízena počítačem. Ten musí sledovat a udržovat všechny hodnoty v předepsaných normách. Spalováním uhlí vzniká nejen teplo, ale také odpady a emise. Na všech výstupech je provedeno měření a počítačem řízené spalování. Síra, tedy její oxidy jsou látky škodlivé. Pomocí odsiřovacího zařízení jsou odstraněny tyto oxidy ze spalin, pak jsou upraveny a odvezeny ke zpracování. Elektrostatickými filtry je zachytáván popílek ze spalin. Stejně jako škváru popílek je uložen do sil. Odsud jsou rozvezeny k různému zpracování. Hlavním úkolem páry je předávat teplo. Horká pára jde dál parovody do výměníků. Tam předá teplo a výsledkem je teplá voda na mytí a vytápění domovů. Teplo z teplárny je velké pohodlí. Podle počasí teplárna topí, dovede teplo až do domu. Stačí jenom zaplatit. Parovody vytváří hustou síť a přivádí teplo do velké části města. Nevytápí jenom byty a rodinné domy, ale i školy. Schéma výroby tepla v teplárnách je v příloze č. 1. [26] Elektřina Pára svou energií roztáčí turbínu, ta generátor a ten vyrábí elektrický proud. Pak se pára ochladí a vrací se v okruhu zpět do kotle. Elektrický proud je dodáván do rozvodné sítě. Množství elektrické energie je řízen pomocí dispečinku podle momentální spotřeby. Elektrická energie vyrobená v teplárně jde do rozvodny. Schéma výroby elektřiny v teplárnách je v příloze č. 2. [25] Vysokoteplotní spalování uhlí Teplárna Plzeňská teplárenská a.s. byla postavena v průběhu 70. a 80. let kdy uhlí bylo spalováno klasickým způsobem. U tohoto spalování uhlí je dosahováno teploty C. Při spalování uhlí nebo lignitu obsahují značné objemy plynů CO 2 a SO 2. V případě CO 2 je jeho zvýšená produkce negativní, neboť přispívá ke vzniku tzv. skleníkového efektu, a SO 2 ke tvorbě tzv. kyselých dešťů. Oba tyto negativní vlivy zhoršují kvalitu ŽP a proto je nezbytné tyto zdroje opatřit investičně nákladným odsířením. K odsíření vysokoteplotních zdrojů se používá zejména mokrá vápencová vypírka (CaSO 4 = energosádrovec) a polosuchá metoda (produkt odsíření). [1] 26

28 6.1.3 Fluidní spalování uhlí Koncepce rozvoje teplárny byla od počátku koncipována tak, aby bylo možné její další rozšíření.. V roce 1996 bylo rozhodnuto rozšířit teplárnu o nový moderní, ekologický a regulovatelný zdroj s úsporným provozem s cílem nahradit nevyhovující satelitní výtopny s nízkou účinností a neekologickým provozem. Z hlediska finančního i vlivu na ŽP se přechází z fluidního spalování uhlí na moderní technologii fluidního spalování s cirkulující fluidní vrstvou. Při této technologii se mleté palivo zejména méně hodnotné (hnědé uhlí, lignit, biomasa, atd.) s přísadou mletého vápence či dolomitu je ve vznosu v cirkulující vrstvě. Nízká teplota hoření 850 C ve srovnání s teplotami klasických spalovacích systémů významně snižuje tvorbu NO X. Dochází k podstatné redukci kouřových plynných emisí. Hlavní předností fluidního spalování je užití nižší teploty 850 C, odstranění SO 2 ze spalných zplodin a užití méně hodnotného paliva. Další výhodou je poměrně vysoká účinnost spalovacího procesu v souvislosti s prodloužením časového limitu, což vede k nižšímu obsahu spalitelného podílu (obsahu uhlíku) v elektrárenském popílku. [1] Polosuchá metoda odsíření Pro odsiřování roštových horkovodních kotlů je využito polosuché metody odsíření ve fluidní vrstvě. K vlastnímu čištění kouřových plynů dochází v cylindrickém absorbéru do kterého kouřové plyny z jednotlivých kotlů vstupují ve spodní části. Zde ve fluidní vrstvě probíhá reakce Ca(OH) 2 se škodlivými plyny SO 2, SO 3, kyselina chlorovodíková (HCl), kyselina fluorovodíková (HF) a CO 2. Následuje odsiřovací reakce s potřebným množstvím vápenného hydrátu podávaného do zúžené části absorbéru komorovými podavači s možností regulace otáček v závislosti na množství kouřových plynů. Jemnozrnné produkty této reakce jsou unášeny do kouřového ventilátoru opatřeného elektrostatickým odlučovačem. Odtud po odloučení část produktů vrací se zpět do fluidní vrstvy za účelem opakování chemické reakce odsiřování. Tímto je dosaženo maximálního chemického využití Ca(OH) 2. Zbytek se shromažduje v zásobnících pod odlučovači, které se po naplnění vyprazdňují pomocí stlačeného vzduchu do zásobního sila produktu odsíření. Vzniklý produkt odsíření obsahuje siřičitan vápenatý, síran vápenatý, uhličitan vápenatý, nehašené vápno a malé množství polétavého popílku. Je dopravován a skladován v zásobním silu a následně míchán v míchacím centru s popílkem a záměsovou vodou na aditivovaný granulát. 27

29 Po průchodu kouřových plynů přes technologii odsíření se již vyčištěné kouřové plyny pomocí kouřového ventilátoru odvádějí komínem do ovzduší. Kromě výroby tepla a energie tato teplárna vyrábí i chlad. Převážně pro chlazení a mražení v technologických procesech nebo pro klimatizaci a chlazení vnitřních prostorů budov s pobytem lidí pro udržení přijatelných teplot zvláště v letních měsících. [1] Složiště Při klasickém i fluidním spalování uhlí vznikají jako doprovodný odpad popeloviny a produkty odsíření. Po zprovoznění odsíření kouřových plynů (polosuchá metoda) klasických kotlů a zprovozněním nových fluidních kotlů jsou VEP zachycovány v suchém stavu, skladovány v zásobních silech a jsou přepracovávány v MC míchacích centrech do formy optimálně vlhčených stabilizátů. Následuje expedice k ekologicky nezávadnému ukládání v rámci rekultivačních prací na složišti Božkov. Zde je vytvářena sendvičová zemní konstrukce, kde jádro tvoří navážka z optimálně zvlhčených stabilizátů, vnější slupka je pak vytvářena navážkou biologické vrstvy z Rekosolu jako podklad pro následnou výsadbu vegetace. Technická rekultivace je prováděna ve třech etapách, první etapy na ploše 5,1 ha, druhá na ploše 5,9 ha, jako poslední bude prováděna střední část odkaliště o rozloze 10 ha. Projekt rekultivace složiště předpokládá, že při stávající produkci VEP teplárny může být odkaliště zcela zrekultivováno okolo roku 2013 a téměř po 30-ti letech opětovně plnohodnotně začleněno zpět do okolní krajiny. Samozřejmě ekonomicky výhodné se jeví reálná možnost prodloužení životnosti úložné kapacity odkaliště a to vývojem a urychleným praktickým zavedením moderních technologií využívajících VEP jako vhodných DS, resp. k výrobě stavebních polotovarů využitelných ve stavebních činnostech v plzeňském regionu a to při současné úspoře nedostatkových tradičních přírodních materiálů. [1] Specifikace využitelnosti popílků a teplárenské strusky Energetické popílky jsou stále nedoceněnou DS. Od prvotního řešení problému likvidace ukládání popílků na úložištích a hledání praktických způsobů jeho dalšího zpracování se dnes stále intenzivněji rozšiřují dosud nalezené cesty efektivního využívání, například ve výrobě stavebních hmot a stavebních konstrukcí, za předpokladu dodržení všech platných předpisů. 28

30 K základnímu rozdělení oblastí praktické využitelnosti VEP na klasické a fluidní popely a fluidní popílky kam patří: Vysokoteplotní popely a popílky jako aktivní složka maltovin, příměs při tvorbě malt, pro výrobu: popílkových směsí, pórobetonu, umělého kameniva spékáním, asfaltových výrobků, stavbu pozemních komunikací, minerálních vláken a pro ostatní využití Fluidní popely a popílky při výrobě: popílkových směsí, pórobetonu, suchých maltových směsí, maltovin, asfaltových výrobků), materiály pro hornictví, zemědělská výroba. Podrobné popisy materiálů a certifikáty: popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy, stabilizát z produktu spalování a odsíření fluidního kotle pro nesedavé násypy a zásypy popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy, stabilizát z produktu spalování a odsíření kotle pro stavby mimo pozemních komunikací škvára z hnědého uhlí pro násypy, zásypy, podkladové vrstvy vozovek a pro tvarové úpravy krajiny. [1] 29

31 Obr. 1 Plzeňská teplárenská a.s. letecká fotografie 30

32 6.2 ČEZ, a.s., Elektrárna Ledvice skupiny ČEZ Proces výroby elektrického proudu v uhelné elektrárně Základní princip uhelné elektrárny je založen na přeměně energie tepelné na mechanickou a mechanické na elektrickou. Teplo uvolněné v kotli ohřívá vodu procházející trubkami uvnitř kotle a mění ji v páru. Pára proudí do turbíny, jejím lopatkám předá svou pohybovou energii a roztočí ji. Vzhledem k tomu, že je turbína pevně spojena s generátorem, roztáčí se i ten a přeměňuje mechanickou energii na elektřinu. Pára vycházející z turbíny je vedena do kondenzátoru, kde zkondenzuje, tj. z plynu se stane opět kapalina. Z kondenzátoru je voda vedena zpět do kotle, kde celý cyklus začíná znovu. Pára vyrobená v kotli nemusí být využita pouze k výrobě elektřiny, může sloužit i k vytápění přilehlých obcí a měst.většina uhelných elektráren je uspořádána do tzv. výrobních bloků. Elektrárenský výrobní blok znamená samostatnou jednotku skládající se z kotle, turbíny a příslušenství, z generátoru, odlučovačů popílku, chladicí věže, blokového transformátoru a v novější době také z odsiřovacího zařízení. Zařízením, které může být společné několika blokům, je zauhlování, vodní hospodářství (přivaděče, čerpadla a chemická úprava vody), komín, pomocná zařízení k odběru popílku a odsiřování. [4] Obr. 2 Schéma výroby elektrického proudu v uhelných elektrárnách 31

33 6.2.2 Elektrárna Ledvice Elektrárna Ledvice je jednou z 15 uhelných elektráren na území Čech a Moravy. Většina z nich spaluje severočeské hnědé uhlí a je z praktických důvodů situována do bezprostřední blízkosti těchto dolů. Elektrárna Dětmarovice a Energetika Vítkovice spalují uhlí černé. V řadě uhelných elektráren ČEZ a.s., se spolu s uhlím spoluspaluje biomasa, nejdéle se spaluje v Elektrárně Hodonín. Díky investicím do ekologie, které jsou v případě energetické společnosti ČEZ a.s., největší ze všech podniků v ČR, plní zdroje ČEZ a.s., nejpřísnější standardy dané legislativou EU. Elektrárna Ledvice leží na úpatí východní části Krušných hor, mezi lázeňskými městy Teplice a Bílina. Postavena byla v letech V letech proběhla generální opravy turbín bloku a výstavba fluidního kotle. V roce 1995 byl nainstalován nový vyhodnocovací systém měření koncentrací znečišťujících látek ve spalinách. Technologie fluidního kotle řeší celý komplex emisí plynů, SO 2, NO x i CO a emisí prachových částic. V Elektrárně Ledvice je spalováno hnědé uhlí z dolů Bílina. Uhlí je dopravováno přímo pásovými dopravníky z úpravny uhlí. Buď přímo do zásobníků paliva jednotlivých kotlů nebo na manipulační skládku, která má kapacitu kg a zajišťuje provoz elektrárny při poruchových stavech v dopravě a těžbě paliva. Hlavním zdrojem vody je řeka Labe. Elektrárna Ledvice kromě výroby elektrické zajišťuje i dodávky tepla pro odběratele v nejbližším okolí. Společná výroba elektřiny a tepla v jednom cyklu, tzv. kogenerace, snižuje spotřebu paliva na vyrobenou jednotku energie a tím šetří i životní prostředí. [3] Emisní limity Trvale je zajištěno sledování znečišťování ovzduší látkami vypouštěných do ovzduší z uhelných elektráren. Nepřetržitě (kontinuálně) jsou měřeny čtyři základní škodliviny na které je stanoven emisní limit. Jedná se o emise SO 2, NO x, CO a tuhé znečišťující látky. Od roku 1996 je zajištěno i kontinuální vyhodnocování plnění emisních limitů na všech provozovaných uhelných elektrárnách. [5] Imisní limity Měřící stabilní síť Národního imisního monitoringu ČR, resp. imisní síť hygienických stanic, je orientována především na pokrytí oblasti lidských sídel. Účelem těchto měření je zejména zjišťování vlivu znečištěného ovzduší na zdraví lidí, jako souhrn vlivů všech emisních zdrojů, které se na tomto znečištění ovzduší podílejí. [5] 32

34 6.2.3 VEP z elektrárny Ledvice Ze spalovacích procesů probíhajících při výrobě elektřiny a tepla vznikají VEP, které se stávají za předpokladu splnění technických a zákonných podmínek surovinou pro další zpracování a výrobu. Tyto odpady z procesu spalování a odsíření se přepracovávají na DS využitelnou zejména ve stavebnictví a rekultivaci vytěženého lomu Fučík. Touto surovinou je stabilizát, který vzniká z koncového produktu odsíření, popílku a vody v míchacím zařízení. Veškeré elektrárny ČEZ a.s. prodávají vzniklé VEP stavebníkům pro další účely. Není tomu ani jinak u elektrárny Ledvice, která prodává: Popílek hnědouhelný popílek do pórobetonu Struska pro násypy, zásypy a obsypy, pro tvarování krajiny REA-produkt je určen pro výrobu stabilizací v silničním stavitelství tj. pro úpravu zemin nebo jiného zrnitého materiálu s použitím pojiva Stabilizát lze využít pro obnovu krajiny těžbou zdevastované krajiny. [3] Podrobné popisy materiálů a certifikáty: Certifikát č Struska hnědouhelná pro výrobu škvárobetonu Certifikát č Struska hnědouhelná pro výrobu škvárobetonu (v příloze) Certifikát č pro Popílek do betonu z hnědého uhlí Certifikát č REA-produkt Certifikát č REA produkt (Příloha č. 13) Certifikát č Stabilizát Certifikát č Stabilizát (Příloha č. 14) Certifikát č.204/c5/2006/ Stabilizát pro podkladní vrstvy vozovek Certifikát č Struska hnědouhelná Certifikát č Struska hnědouhelná (Příloha č. 15) [3], [24] 33

35 Vývoj produkce VEP v ČEZ a.s Vývoj produkce VEP ročně Využití VEP Uložení VEP za poplatek [20] Obr. 3 Vývoj produkce VEP v ČEZ a.s. [20] 34

36 7 TRENDY V NAKLÁDÁNÍ S VEP V posledních letech trvale stoupají nároky na těžbu přírodních surovin, z nichž některých začíná být nedostatek. Živelný rozvoj tržního hospodářství, který nahradil regulaci centrálního plánování spotřeby, přímo svádí k plýtvání materiálem, což má za následek neúnosně narůstající množství odpadů rozličného druhu. Jejich skládkování je čím dále tím víc nákladnější a činí velké starosti institucím pečujících o kvalitu ŽP. Snaha o tolik propagovaný udržitelný rozvoj nenalézá prozatím mezi domácími podnikatelskými subjekty odezvu, recyklace a využívání DS je nadále pod našimi možnostmi. [1] 7.1 Stabilizát Do komunikací a zpevněných ploch je prodáván v Elektrárně Počerady, která byla stejně jako ostatní uhelné elektrárny ČEZ a.s. odsířeny na konci 90. let minulého století. Instalované odsiřovací zařízení pracuje na principu mokré vápencové vypírky. K dosavadním VEP, jako jsou popílek a struska, tím přibyl navíc energosádrovec, který může sloužit k výrobě dalších produktů. Všechny výše uvedené suroviny jsou u nás zpracovávány do výrobků certifikovaných státními technickými a zkušebními ústavy. Vznikají tak z nich, deponáty, granuláty a neposlední řadě stabilizáty, které jsou prodávány za základní cenu 30 Kč za kg. Cena štěrkopísku se pohybuje od 100 do 120 Kč a čistý štěrk bude podle velikosti stát ještě více. Aby stavebníci stabilizát ve větší míře ocenili, musela být jeho cena prakticky nulová, nebo by se tím vyvážila cena za jeho dopravu na stavbu. Důvodem, proč se stabilizát zatím málo využívá, je vedle ceny jeho specializované užití. Vhodný je jen tam, kde je nutné dosáhnout poměrně vysoké stabilizace (pevnosti) podloží. Proto je nejvíce používán při stavbách nových supermarketů a výrobních hal v průmyslových zónách, bohužel jen v omezené míře od jedné do kg na jednu halu. Výborné by bylo využití při stavbě silnic, jenže v tomto případě je rozhodující cena za dopravu a vzdálenost. V roce 2005 se prodalo kg VEP z Elektrárny Počerady. V rámci uhelných elektráren Skupiny ČEZ a.s. to v případě této elektrárně činí 28 %. Roční produkce VEP Elektrárny Počerady je přitom více než kg. Z toho kg stabilizátu. Elektrárna Ledvice používá k ukládání technologicky upravených VEP v míchacím centru II (osazené 35

37 dvoustupňovou technologií homogenizace know-how firmy ECO-BUILDING BRNO) unikátní světovou technologii trubní dopravy holandské firmy GEHO Pums (nyní WEIR Limited), kdy čerpatelný stabilizát z elektrárny se využívá pro rekultivaci krajiny. Tato dálková tlaková doprava VEP byla uvedena spolu s míchacím centrem II do provozu Je to soustava čerpací techniky, dvou podávacích čerpadel a dvou hlavních pístomembránových, výtlačného potrubí. Provozní tlak se dle vstupních parametrů stabilizátu může pohybovat v rozmezí 15 do 95 bar. Dopravní vzdálenost z elektrárny na úložiště je zhruba 4500 metrů. Od roku 1998 do konce roku 2006 bylo touto technologií samonivelizace uloženo m 3 stabilizátu, který je certifikován jako stabilizát-pasta pro krajinotvorbu. Elektrárna Ledvice má udělen certifikát i pro strusku, která se dá použít pro násypy, tvarové úpravy krajiny či vyplňování vytěžených prostor. [15], [17] 7.2 Popílky Složiště popílku Elektrárny Tušemice má nahradit nedaleko Nechranické přehrady zeleň a vodní plocha. Prašnost je problémem z dob minulých, protože složiště bylo založeno v době, kdy nebyl kladen takový důraz na ochranu ŽP. Dnes pochopitelně je situace zcela opačná, a tak je snaha celou situaci vyřešit do několika let. Protiprašná opatření běžně kombinují tři způsoby: pokrytí strusky zeminou, pokrytí strusky geotextilií a použití postřikových systémů. Těmito způsoby se snižuje sekundární prašnost na všech složištích popílku Elektráren Prunéřov a Elektráren Tušimice. Rovněž již je připraven projekt rekultivace celého území, která bude provedena tento rok. V budoucnu se pak bude likvidovat struska, popílek a sádrovec z tušimické elektrárny formou deponátu tj. certifikovaného stavebního materiálu, v nedalekých vytěžených důlních prostorách Severočeských dolů na území zvaném Stodola a deponát z Elektráren Prunéřov, bude ukládán do důlních prostor označovaných jako Severní lom v oblasti Severočeských dolů. [16] 7.3 Geopolymery Dalším trendem v nakládání s VEP je používání geopolymerů, které v sedmdesátých letech minulého století založil ve Francii prof. Joseph Davidovits. Začal se zabývat výzkumem a vývojem anorganických polymerů, které jsou připravovány polykondenzační reakcí základních hlinito-křemičitanových materiálů v zásaditém 36

38 prostředí za normálního tlaku a teploty. Tato reakce byla označena jako geopolymerace, kterou lze také přeměnit řadu odpadních surovin, především elektrárenské a teplárenské popílky, na plnohodnotné geopolymerní materiály s vysokou pevností, odolností proti ohni, kyselinám a baktériím. První aplikace geopolymeru byla ve stavebnictví zaznamenána v letech , kde byl polymer nanášen na dřevotřískové desky, a tím byla zvýšena jejich ohnivzdornost. Dále byl v oblasti stavebnictví vyvinut geopolymerní cement Parament, který byl použit pro opravu letištní plochy v Los Angeles. Kompozity geopolymeru a karbonových vláken jsou využívány v tepelně namáhaných částech monopostu, např. výfukových systémů. V roce 2004 patentovala firma Porche výfukové potrubí, které obsahuje nosič katalyzátoru z geopolymeru. Také vlastnosti geopolymerních matric jsou velmi dobré při stabilizaci/solidifikaci nebezpečných a radioaktivních odpadů. Úspěšná byla poloprovozně odzkoušena technologie stabilizace/silicifikace odpadů z těžby uranu v Německu, v oblasti Vizmutu. Geopolymerní matrice je vzhledem ke svým vlastnostem výhodnější oproti klasickým cementových (cementace) nebo skelným (vitrifikace) matricím. Vznikl i projekt GEOASH, jehož cílem je studium přípravy geopolymerů na bázi odpadních produktů z elektrárenských a teplárenských výroben. Tento výzkum probíhá jak na několika renomovaných evropských pracovištích tak i v ČR. Hlavním směrem, kterým se ubírá výzkum a vývoj v oblasti využití odpadních produktů z teplárenských a energetických výrob je využití v různých odvětvích stavebnictví. [8] 7.4 Biomasa K recyklaci popela z biomasy motivuje hlavně švédské provozovatele výtopen a elektráren na biomasu především ekonomika. Uložení kg odpadů na skládku stojí 75 eur, tedy zhruba 1800 Kč. Všechny logické operace spojené s recyklací popela a jeho návratem zpět do lesního ekosystému (úprava popela do podoby snadno aplikovatelných peletek, skladování, doprava a transport) stojí pouze 50 eur (ČR je tedy s 750 Kč kg rájem skládkování). Intenzivně využívané lesní porosty jsou každou těžbou ochuzovány o část živin. Pokud se těžební zbytky nechávají na místě (nejsou vhodné pro výrobu materiálu), je tato ztráta relativně malá. Pokud jsou těženy celé stromy (výtopny si poradí i z kůrou, větvemi a podobně), je transport živin mimo lesní ekosystém vyšší. 37

39 V obou případech jsou však půdy pomaleji nebo rychleji o živiny ochuzovány. Některé z těchto živin (Ca, Mg) výrazně ovlivňují ph půdy. Jsou-li z prostředí odčerpávány, dochází k postupnému okyselování, k čemuž především v minulosti výrazně přispívaly kyselé deště. Ve Švédsku a Finsku se provádějí dlouhodobé pokusy (sahají až do 80. let minulého století), které zjišťují jednak praktické možnosti vracení živin ve formě popela zpět do lesních porostů, ale zároveň se velmi pečlivě sleduje, zdali nedochází k vyplavování živin, nebo zvýšenému uvolňování rizikových látek do podzemních vod. Diskutované otázky diverzity a ochrany živočichů se vždy vztahovaly spíše na způsoby hospodaření v lesích. Se vzrůstající poptávkou po biomase k energetickým účelům například roste nebezpečí, že v lesích nezůstane dostatek mrtvého dřeva, ve kterém žije mnoho vzácných druhů živočichů či hub. Dalším problémem je popel z biomasy. Ten obsahuje těžké kovy, jsou však relativně v malých koncentracích, které systém neohrožují, ale jsou téměř všude. Z půdy se tedy dostávají do dřeva a po spálení zůstávají v popelu. Při aplikaci popela zpět do lesních porostů vracíme tedy těžké kovy tam, kde jsme je vzali. U nás nízké ceny za skládkování zatím příliš nemotivují provozovatele k uzavírání koloběhu živin. Ve Švédsku a Finsku jsou lesy lépe přístupné (není tam tolik kopců) a jsou blíže obcím, kde jsou výtopny obvykle vybudovány. Pro ČR je střednědobém horizontu reálná možnost využití popela z čisté biomasy jako náhradu minerálních hnojiv v zemědělství. V dlouhodobém horizontu by však bylo také vhodné uvažovat o navrácení živin zpět do lesních ekosystémů. [6] 38

40 8 DISKUSE Z porovnání situace u nás a v EU vyplývají velké možnosti využívání VEP, a to hlavně ve stavebnictví, a také jejich použití pro nové nebo speciální účely. K přípravě a naplnění byly navrženy pilotní projekty, které jsou zaměřeny na prověření možností využití nebo zintenzivnění využívání VEP v oblastech, kde se prozatím neuplatňovaly nebo se neuplatnily dostatečně. Pilotní projekty mají charakter např. posouzení potřeb VEP a popelovin pro dané použití (vyhodnocení dostupnosti, atd.) a návrhy dalších postupů, analytických studií atd. [1] Navrhovaná opatření k posilování produkce VEP: zvyšovat motivaci a produkci VEP na úkor odpadů odstraňovaných ukládáním na skládky, podporovat původce resp. provozovatele zařízení produkující popely a popeloviny pomocí ekonomických, legislativních informačních, ale i dobrovolných nástrojů a opatření, vytvářet informační kampaně ke zvyšování akceptovatelnosti VEP, které jsou založené na vědecky podložených argumentech, které přispějí k odstranění neoprávněných obav veřejnosti z použití VEP a pomohou zvýšit jejich použití. úpravami právních předpisů se usnadní tržní uplatnění náhrad přírodních zdrojů materiály, které by se jinak staly odpadem. Tím vznikne nejen úspora z nižší těžby přírodních zdrojů, ale i neukládání na skládky. Dále je potřeba doplnit definici DS a jasně definovat přechod mezi odpady a materiály/surovinami v zákoně 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů, zohlednit problematiku VEP v rámci ekologické daňové reformy. Pro podporu zvýšení uplatnění VEP je třeba vytvořit ekonomické nástroje ve prospěch technologií šetrných k ŽP. Jako dílčí ekonomické nástroje lze zařadit zrychlené odpisy investic na odstranění znečištění ŽP v dalších letech. požadovat soulad provozu s BAT a výstavbou nových technologií výroby tepla a elektřiny v souladu s BAT, 39

41 podpořit výzkum a vývoj v problematice využití odpadů z energetiky v ČR, výrobě VEP a vyhledávání dalších možností posílit marketing VEP účinnými informačními moduly pro jejich propagování využití. Podpořit dobrovolnou evidenci objemů VEP jejich producenty, např. prostřednictvím odvětvového sdružení, zvýšení kontroly systému kvantitativních požadavků na VEP a tím zvýšit kvalitu kontrolní činnosti mezi příslušnými státními orgány a producenty VEP. [9] 8.1 Snižování nákladů za ukládání VEP Při nakládání s VEP spalování uhlí a čištění kouřových plynů se postupuje s platnou legislativou ČR pro nakládání s odpady. Pro VEP je trvale vytvářen prostor pro jejich materiálové využití. Na základě jejich fyzikálních, chemických a ekologických vlastností se průběžně sleduje, zda VEP nemají nebezpečné vlastnosti a nejsou tak nebezpečné vůči ŽP a zdraví lidí. Poplatky za VEP uložené na skládku jsou podle zákona o odpadech příjmem obcí, na jejichž katastrálním území jsou skládky složiště umístěny. Zvyšující se množství praktického využití VEP se projevilo na změnách celkové výše poplatků za jejich ukládání na skládku, došlo i ke změnám v příjmu obce, a na straně druhé přinese elektrárnám nebo teplárnám finanční úsporu. Jednotlivé částky se pochopitelně mění úměrně v závislosti na produkci, ale zejména na využití VEP. Hlavním cílem v blízkém časovém horizontu musí být trvalé zvyšování ještě vyššího procenta využití VEP jako certifikovaných výrobků na stavebním trhu. Aktivací praktického využívání nových výrobků z VEP a jejich dobré obchodovatelnosti na stavebním trhu přinese elektrárnám nebo teplárnám nejen zajímavé finanční přínosy, ale zajistí plnění prakticky všech hlavních zákonů týkajících se všech složek ŽP přijatých za poslední roky v ČR, které jsou již ve shodě s novými požadavky legislativy EU. [1] 8.2 VEP ve formě DS VEP lze v zásadě pomocí fyzikálních, chemických, a biologických technologických postupů zpracovávat jako DS a to: 40

42 Ekologicky inertní materiály, které neobsahují škodlivé složky, ale jejich vlastnosti nesplňují požadavky pro běžné využití nebo pro ně samotné není odbyt. Proto musí být před svým praktickým použitím různými způsoby upravovány ve velkých objemech. Mohou být použity např. k výrobě stavebních výrobků a stavebních konstrukcí. Podle ekologické kvality VEP v některých případech obsahují nadlimitní množství toxických složek, většinou se vyznačují příznivými chemickými i fyzikálními vlastnostmi. Při jejich praktickém využití např. ve stavební výrobě musí být zaručena zdravotní nezávadnost výrobků z nich vyrobených. Při jejich praktickém využití je nutné postupovat důsledně s ohledem na výsledné vlastnosti výrobků, zdravotní nezávadnost, ekonomickou náročnost, technologické a ekologické vhodnosti k jejich praktickému využití pro navrhovaný směr aplikace. Neopomenutelnou součástí technologických zkoušek je i dosažení oboustranné výhodnosti jak u teplárny, elektrárny, jakožto producenta VEP, tak i u výrobce stavebních hmot či dodavatelů stavebních konstrukcí. [1] Co musí splňovat DS vyrobené z VEP Z dlouhodobých zkušeností, výsledků technologických zkoušek a dalších tuzemských i zahraničních poznatků jednoznačně vyplývá, že chemismus těchto materiálů nemusí být vždy rozhodující a postačujícím hlediskem pro jejich využití pro stavební účely. Ve většině ověřovaných případů je rozhodujícím hlediskem technologická vhodnost. Tyto zkoušky se úzce váží k účelu použití a provádějí se na definovaných zkušebních tělesech (trámečky, kostky, apod.). Další neopomenutelnou oblastí posuzování VEP jako DS je ekologická nezávadnost. Do jejího průkazu jsou zahrnuty následují zkoušky: stanovení škodlivých látek v sušině stanovení hmotnostní aktivity radionuklidů stanovení vyluhovatelnosti škodlivých látek stanovení ekotoxicity Je zřejmé, že vyhodnocení technické i ekologické vhodnosti stavebních hmot a výrobků z VEP (DS) musí vycházet nejen z účelu jejich použití, ale i prostředí jejich uplatnění. [1] 41

43 9 ZÁVĚR Silnou stránkou problematiky VEP je především jejich základní charakter možnost použití jako náhrady primárních surovin pro rekultivace starých důlních děl (hlubinných i povrchových), rekultivaci odkališť strusky a popílku, využití pro krajinotvorbu, a rekultivace skládek odpadů a používání ve stavebnictví a stavitelství. Za další silnou stránku je rovněž považováno snižování množství odpadu, které je v souladu s hierarchií státní politiky nakládání s odpady. Pro původce odpadů jsou přínosem nižší resp. žádné výdaje za odstraňování odpadů skládkováním v případě, že produkují certifikované VEP namísto odpadů ze spalování uhlí. Slabými stránkami jsou nedostatky v systému právních předpisů, jejich neprovázanost, nejednotnost terminologie, nefungující meziresortní terminologie a chybějící tlak na praktické využívání VEP spolu s problémy certifikace VEP. Za slabinu lze považovat nutnost zpracování velkých objemů odpadů, indikovány jsou problémy marketingu a odbytu VEP, zejména obtížné překonávání rozšířeného názoru o ekotoxicitě odpadů z energetiky. Mezi i slabé stránky lze zařadit i nevratné ukládání přepracovaných VEP na skládky, chybějící ekonomické zvýhodnění zpracovatelů a uživatelů VEP a chybějící podpora průzkumu a vývoje. Podpora využití VEP, které nahrazují přírodní zdroje, spočívá zejména v lepší informovanosti veřejnosti a ve vytvoření legislativních předpokladů (technické návody postup posuzování AO) pro využití certifikovaných VEP namísto klasických materiálů i jako exportní komodity. Vhodná by byla také podpora zpracovatelům odpadů a prosazování využívá certifikovaných VEP jako výrobku všude tam kde by bylo vhodné, vč. využití i v dalších odvětvích, nejen ve stavebnictví. Příležitost k těmto krokům je připravována ekologická daňová reforma. Hrozbou při větším využívání VEP je naplnění kvalitativních požadavků, prosazování lobbystických záměrů proti využívání VEP jako výrobků, nedokonalý systém kontroly kvalitativních požadavků na VEP spolu s enviromentálními důsledky neúčinné kontroly. Rozvoj uplatnění VEP může ohrozit nezájem veřejnosti či nekvalitní marketingové firmy a nedostatek odběratelů, resp. zpracovatelů. V minulosti se téměř veškerá produkce popílku a strusky v ČR ukládala ve formě hydrosměsi na odkalištích tzv. plavením. Jen velmi malá část produkce popele se ukládala suchým způsobem nebo byla využívána. 42

44 Produkty odsíření ani produkty spalování ve fluidních kotlích se v ČR nevyskytovaly. Některé druhy odpadů z energetiky (stabilizáty, popel z fluidních kotlů a produkty polosuché metody odsíření) nelze vzhledem k jejich fyzikálním vlastnostem plavením ukládat. Navíc, plavení velmi omezuje možnosti pro využívání popele. Z těchto a dalších důvodů se v současné době od klasického plavení upouští a přechází se na suché způsoby odběru VEP a jejich následné zpracování v MC do formy deponátu, granulátu či stabilizátu s následným praktickým využitím, resp. ekologicky nezávadným uložením do zemních konstrukcí. Nejvýznamnějším způsobem prevence a minimalizace odpadů z energetiky je certifikace jednotlivých vznikajících konečných produktů vhodných pro praktické využití a tedy jejich vyloučení z působnosti zákona č. 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů, o odpadech. [9] Zaměříme-li se na největší evropské znečišťovatele, tak podle Světového fondu na ochranu přírody (WWF), který zveřejnil na sklonku roku 2006 studii nazvanou»dirty Thirty«obsahující seznam elektráren, které patří mezi největší producenty emisí CO 2 vzhledem k jejich účinnosti (množství CO 2 vyprodukované během kilowatthodiny). zjistíme, že většina elektráren ze seznamu se nachází v Německu (9 elektráren), dále v Polsku (5 elektráren), v Itálii, Španělsku a Velké Británii. Dvě řecké elektrárny spalující hnědé uhlí se umístily na prvním a čtvrtém místě. ČR zastupuje pouze elektrárna Prunéřov na čtrnáctém místě. Devatenáct ze třiceti elektráren patří společnosti RWE (Německo), Vattenfall (Švédsko), Enel (Itálie), Endesa (Španělsko), E.ON (Německo) a EDF (Francie). Během dvaceti let bude mnoho z těchto elektráren odstaveno. Nahrazení novými uhelnými elektrárnami by mělo snížit efekt CO 2 pouze zhruba o 13,5 %. Nahrazení starých elektráren obnovitelnými zdroji energie by znamenalo masivní snížení emisí CO 2 zhruba o 73,4 %. [14] V roce 2003 bylo vykázáno v ČR 1 646, kg a v roce , kg produktů ze spalování vedených podle zákona č. 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Za poslední dobu došlo k výraznému úbytku množství odpadů z energetiky zhruba o 40 %. Podle evidence Centra pro hospodaření s odpady bylo v roce 2002 a 2003 nejvíce odpadů využito způsobem N1, tedy na terénní úpravy apod. V roce 2003 bylo tímto způsobem využito více než kg odpadů. K využívání na povrchu terénu je možno použít pouze odpady vyhovující limitním hodnotám obsahu škodlivin v sušině a ekotoxikologickým testům. Celkové množství VEP bylo zjištěno z údajů 43

45 poskytnutých producenty nebo odvozením z bilance paliva ČR. Každým rokem dochází k mírnému nárůstu množství VEP z energetiky. [9] V budoucnosti teplárenství může díky kombinované výrobě elektřiny a tepla pokrýt přírůstky poptávky po elektřině v několika následujících letech. Lze konstatovat, že nejméně do roku 2010 by bylo možné a ekonomické pokrýt veškerý přírůstek spotřeby elektřiny u nás zvýšením výroby elektřiny v kogeneračních jednotkách. Ze soustav dálkového vytápění a z blokových kotelen jsou u nás zásobovány teplem dvě pětiny domácnosti. Přičteme-li k tomu i domovní kotelny, pak má ze zdrojů mimo byt teplo plných 49 % bytů. Pro ně se zhruba dvě třetiny tepla získávají spalováním uhlí, třetina tepla je z plynu. Tento poměr se bude v příštích letech pomalu vyrovnávat. Nejbližší budoucnost však ukazuje, že bez kombinované výroby elektřiny a tepla nelze v delším časovém horizontu dále toto ušlechtilé palivo v monovýrobě tepla efektivně a pro odběratele tepla ekonomicky únosně využívat. [10] Hlavním cílem současného programu obnovy uhelných zdrojů Skupiny ČEZ a.s. jsou především důvody ekologicko-ekonomické související se zvýšením účinnosti nejen kotle, ale především celého bloku a tím zprostředkovaně s likvidací hlavního skleníkového plynu, CO 2. Navíc už od roku 2010 je třeba s postupným dožíváním odsířených uhelných elektráren, neboť jejich technologie má životnost okolo patnácti let a dlouhodobě nevyhoví požadavkům na životní prostředí a ekonomiku. Tento typ elektráren se na instalovaném výkonu ČEZ a.s. podílí více než polovinou. Obnova zdrojů ČEZ a.s., je kombinací výměny zastaralé technologie za moderní (tzv. retrofit), výstavby nových tepelných hnědouhelných elektráren a řízeného definitivního ukončení provozu některých technicky a morálně zastaralých bloků. Nikde v zemích Evropské unie nebyl dosud zaznamenán projekt přispívající ke snížení emisí škodlivých látek z výroby elektrické energie v takovém rozsahu. Rozsah realizace celého programu je dán dostupnými zásobami hnědého uhlí. Nově je zvažována dostavba a rozšíření JeTe. I při nejoptimističtější variantě dalšího vývoje ztratí pravděpodobně uhelné elektrárenství v závislosti na dostupnosti českého hnědého uhlí v období postupně svůj dominantní význam. [2,10] 44

46 10 SEZNAM ZKRATEK BAT ČR DS EHS ES EU JeDu JeTe MC MŽP N PT a.s. VEP ZPO ŽP nejlepší dostupná technologie (best available technology) Česká republika druhotná surovina Evropské hospodářské společenství Evropské společenství Evropská unie jaderná elektrárna Dukovany jaderná elektrárna Temelín mýchací centrum Ministerstvo životního prostředí nebezpečný Plzeňská teplárenská a.s. vedlejší energetický produkt Základního popisu odpadů životní prostředí Chemické značky: Al 2 O 3 CaCO 2 CaO Ca(OH) 2 CaSO 3 CaSO 4 CO CO 2 Fe 2 O 3 NO x SiO 2 SO 2 SO 3 SO 4 2- oxid hlinitý uhličitan vápenatý oxid vápenatý (hašené vápno) hydroxid vápenatý (vápenný hydrát) siřičitan vápenatý síran vápenatý oxid uhelnatý oxid uhličitý oxid železitý emise oxidů dusíku oxid křemičitý oxid siřičitý oxid sírový sírany 45

47 11 SEZNAM LITERÁRNÍCH ZDROJŮ [1] Bílý, M. Ivan, M. Suchý, J. Využití vedlejších energetických produktů (VEP) produkovaných Plzeňskou teplárenskou a.s. ECO-BUILDING BRNO s.r.o. Technologicko ekonomická studie. Brno: [2] ČEZ a.s., Program ekologizace.[online]. [cit ]. Dostupné na: [3] ČEZ a.s., Elektrárna Ledvice. [online]. [cit ]. Dostupné na: [4] ČEZ a.s., Proces výroby v uhelných elektrárnách. [online]. [cit ]. Dostupné na: [5] ČEZ a.s., Aktivity ČEZ. [online]. [cit ]. Dostupné na: [6] Habart, J. Odpady. Recyklace odpadního popela z biomasy, prosinec 2005, s [7] Energetický průmysl. [online]. [cit ]. Dostupné na: [8] Ing. Slavek R., Ing. Bednařík V.. PhDr., prof. Ing. Vondruška M. CSc. Odpady. Geopolymery a jejich použití pro nakládání s odpady, duben 2006, č. 4, s

48 [9] Kašková, J. Odpady. Závěr odborníků: zejména podpořit využití vedlejších produktů, duben 2006, č. 4, s [10] Kaufmann, Pavel. Pro-Energy. Vývoj teplárenství v České republice, duben 2007, č. 4, s [online]. [cit ]. Dostupné na: [11] Kuraš, M., Dirner V., Březina M. Odpadové hospodářství. 1. vyd. číslo části?. Chrudim: Ekomonitor Kapitola , Odpady z energetiky, s ISBN [12] Kyzlink, J. Nakládání s odpady. 1. vyd. Kyzlink, J. Brno: Fakulta chemická VUT v Brně, Purkyňova 118, 2007, Kapitola 6, Základní popis odpadů, s. 23. ISBN [13] Odpady. Co je, a co není odpad, listopad 2007, č. 11, s. 25. [14] Odpady. Největší znečišt ovatelé mezi elektrárnami, únor 2006, č. 2, s. 4. [15] Schnepp, O. Odpady. Stabilizát z elektrárny pro rekultivaci krajiny, říjen 2007, č. 10, s. 14. [16] Schnepp, O. Odpady. Složíště popílků má nahradit zeleň a vodní plocha, červenec-srpen 2007, č. 7-8, s. 28. [17] Schnepp, O. Odpady. Výrobky z vedlejších energetických produktů zatím nejsou doceněny, říjen 2006, č. 10, s 12. [18] Schnepp, O. Odpady. Výrobky z VEP zatím nejsou doceněny, říjen 2006, č. 10, s. 12. [19] Směrnice evropského parlamentu a rady (ES) č. 98/2008. [online]. [cit ]. 47

49 Dostupné na: 03:0030:CS:PDF [20] Velich, K. Odpadové fórum. Odpady ze spalování, březen 2005, č. 3, s [21] Velich, K. Odpadové fórum. Odpad z energetiky, březen 2005, č. 3, s [22] Velich K. Odpadové fórum. Odkaliště, březen 2005, č. 3, s [23] Veverka, Z. Odpadové fórum. Z odpadu výrobkem, březen 2005, č. 3, s [24] ČEZ, a.s. Elektrárna Ledvice. [online]. [cit ]. Dostupné na: [25] Teplárna Strakonice, a.s. [online]. [cit ]. Dostupné na: [26] Teplárna Strakonice, a.s. [online]. [cit ]. Dostupné na: [27] Statistická ročenka životního prostředí České republiky [online]. [cit ]. Dostupné na: 48

50 PŘÍLOHY 49

51 12 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 Schéma výroby tepla v teplárnách Příloha č. 2 Schéma výroby elektřiny v teplárnách Příloha č. 3 Letecký snímek Elektrárny Ledvice Příloha č. 4 Horizontální rychloběžné mixéry FP 65 v elektrárně Ledvice Příloha č. 5 Skluzové váhy v elektrárně Ledvice Příloha č. 6 Míchací centrum II čerpatelného stabilizátu v elektrárně Ledvice Příloha č. 7 Elektrorozvaděče a řídící panely ve velínu MC II v elektrárně Ledvice Příloha č. 8 Míchací nádoba suspenze s míchadlem v elektrárně Ledvice Příloha č. 9 Letecký snímek odkaliště elektrárny Ledvice s potrubní trasou čerpatelného stabilizátu Příloha č. 10 Expedice stabilizátu v Plzeňské teplárenské a.s Příloha č. 11 Rozbočovače pneudopravy v Plzeňské teplárenské a.s Příloha č. 12 Komorový podavač v Plzeňské teplárenské a.s Příloha č. 13 Certifikát na výrobek REA produkt z elektrárny Ledvice Příloha č. 14 Certifikát na výrobek Stabilizát z elektrárny Ledvice Příloha č. 15 Certifikát na výrobek Struska z elektrárny Ledvice Příloha č. 16 Certifikát výrobku Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s Příloha č. 17 Certifikát výrobku Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s Příloha č. 18 Ukázka Protokolu o výsledku certifikace výrobku Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s Příloha č. 19 Ukázka Stavebního technického osvědčení na výrobek Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s

52 Příloha č. 1 Schéma výroby tepla v teplárnách Příloha č. 2 Schéma výroby elektřiny v teplárnách 51

53 Příloha č. 3 Letecký snímek Elektrárny Ledvice Příloha č. 4 Horizontální rychloběžné mixéry FP 65 v elektrárně Ledvice 52

54 Příloha č. 5 Skluzové váhy v elektrárně Ledvice Příloha č. 6 Míchací centrum II čerpatelného stabilizátu v elektrárně Ledvice 53

55 Příloha č. 7 Elektrorozvaděče a řídící panely ve velínu MC II v elektrárně Ledvice Příloha č. 8 Míchací nádoba suspenze s míchadlem v elektrárně Ledvice 54

56 Příloha č. 9 Letecký snímek odkaliště elektrárny Ledvice s potrubní trasou čerpatelného stabilizátu 55

57 Příloha č. 10 Expedice stabilizátu v Plzeňské teplárenské a.s. Příloha č. 11 Rozbočovače pneudopravy v Plzeňské teplárenské a.s. 56

58 Příloha č. 12 Komorový podavač v Plzeňské teplárenské a.s. 57

59 Příloha č. 13 Certifikát na výrobek REA produkt z elektrárny Ledvice Příloha č. 14 Certifikát na výrobek Stabilizát z elektrárny Ledvice 58

60 Příloha č. 15 Certifikát na výrobek Struska z elektrárny Ledvice Příloha č. 16 Certifikát výrobku Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s. 59

61 Příloha č. 17 Certifikát výrobku Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s. Příloha č. 18 Ukázka Protokolu o výsledku certifikace výrobku Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s. 60

62 Příloha č. 19 Ukázka Stavebního technického osvědčení na výrobek Popílek a směsi s popílkem pro násypy a zásypy z Plzeňské teplárenské a.s. 61