Ing. David Kupka, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

Ing. David Kupka, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

Cíle studie Provést emisní bilanci vybrané obce Analyzovat dopad vytápění domácností na kvalitu ovzduší Definovat problematické činitele Identifikovat faktory mající vliv na emise Kvantifikovat potenciál pro omezení produkce znečišťujících látek Navrhnout opatření pro zlepšení situace Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 2

Hodnocená obec - Metylovice 1700 obyvatel. V uzavřeném údolí na úpatí Beskyd. Střední nadmořská výška 370 m.n.m. Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 3

Zdroje znečištění 1 zdroj kategorie REZZO 2 (spalován ZP) Slabý vliv liniových zdrojů (doprava) Významný vliv plošných zdrojů (vytápění domácností) Metylovice Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 4

Které ZL sledovat? Nadlimitní koncentrace PM 10 na většině území MSK. Data za rok 2013 pro celou ČR. 100% Lokální vytápění domácností Silniční doprava Zemědělství a lesnictví Veřejná energetika Ostatní 80% 60% 40% 20% 0% TZL VOC NOx SO2 B(a)P Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 5

Bytový fond Vytápěná plocha cca 54 000 m 2 Průměr na byt 95 m 2 575 domů Zateplený Částečně zateplený Nezateplený 36% 16% 565 domácností 545 v RD 20 v BD 48% Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 6

Vytápění domácností Z tuhých paliv převažuje hnědé uhlí Vyšší podíl automatických kotlů Uhlí 14,4% 78,5% Litinové (prohořívací) Ocelové (odhořívací) 2,8% 9,7% Uhlí a koks 0,4% Biomasa 31,0% 13,1% Zemní plyn Elektřina 7,2% Biomasa 55,7% Automatické na uhlí Litinové (prohořívací) 31,0% 12,0% Propan-butan Energie z TČ Ostatní 24,6% 9,8% 9,8% Ocelové (odhořívací) Automatické na dřevo Zplyňovací na dřevo Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 7

D21 Spotřeba paliv 27% rozdíl mezi topnými sezónami 2010/2011 a 2014/2015. Data za období 2010/2011. 32% Palivo Potřeba tepla [GJ] Spotřeba paliva [kg] Spotřeba paliva [m 3 ] 15% Černé uhlí Černé uhlí 3 788 216 988 - Hnědé uhlí 8 492 791 074 - Hnědé uhlí Biomasa 4 582 477 117 - Zemní plyn 11 698-375 466 53% Biomasa Celkem 28 681 1 488 011 375 466 5,4% 5,5% Prohořívací 5 000 4 000 3 000 4 081 3 845 3 978 4216 3 492 2 996 28,7% Odhořívací 2 000 1 000 0 2010/2011 2011/2012 2012/2013 2013/2014 2014/2015 Automatický 60,3% Zplyňovací Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 8

Emisní faktory tradičních paliv Nejvíce problematické látky - TZL a PAU 6000 Černé uhlí Hnědé uhlí Biomasa 5000 4000 3000 2000 1000 0 TZL [g/mj] TOC [g/mj] NOx [g/mj] CO [g/mj] SO2 [g/mj] SPAU [mg/mj] B(a)P [mg/mj] PCB [ng/mj] PCDD/F TEQ [ng/mj] Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 9

Emisní bilance obce Produkce znečišťujících látek z vytápění domácností Palivo TZL [t] TOC [t] NO X [t] CO [t] SO 2 [t] PAU [kg] B(a)P [kg] PCB [g] PCDD/F [g] Celkem 8,3 13,9 3,2 122,0 8,1 14,9 5,2 73,3 3,5 Topná sezóna 2011/2012. Pro srovnání Elektrárna Třebovice: Teplo pro 86 tisíc domácností. 93 tun TZL za celý rok 2011. Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 10

Příspěvek k emisi ZL dle paliva 71% TZL SO 2 ΣPAU 9% 20% 77% Č er n é u hl í 1% 22% 13% 41% 19% 27% Černé uhlí Hnědé uhlí Biomasa Zemní plyn 15% 6% 27% 10% 5% 3% Černé uhlí Hnědé uhlí 48% 31% 31% 42% 82% Biomasa Zemní plyn NO X PCB PCDD/F Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 11

Příspěvek k emisi ZL dle typu kotle TZL SO 2 ΣPAU 1% 1% 7% 0% 55% 13% 62% Prohořívací Odhořívací 43% 80% 38% Automatický Zplyňovací 9% 4% 9% 1% 25% 0% 20% 12% Prohořívací Odhořívací 58% 32% Automatický 67% Zplyňovací 63% NO X PCB PCDD/F Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 12

Co ovlivňuje emisní bilanci obce? Skladba vytápěcích systémů elektrické topné systémy nezpůsobují lokální emise Konstrukční řešení spalovacího zařízení jednoduché koncepce kotlů mají omezenou schopnost záchytu TZL a nižší účinnost Druh paliva a jeho parametry obsah vody, popelovin, síry, chloru a jiných prvků má přímý vliv na množství emisí Přístup obsluhy dávkování paliva, regulace vzduchu, požadovaná teplota v místnosti Instalace a údržba spolupráce topného systému se zdrojem, odvod spalin Klimatické podmínky určují potřebu tepla na vytápění Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 13

Měrné emise paliv s odpady Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 14

Dopad spoluspalování na kvalitu ovzduší Roční potřeba tepla na vytápění 60 GJ. Prohořívací kotel spalující dobře vysušené dřevo. Nižší spotřeba paliva při spoluspalování PET. Samotné dřevo Dřevo s PET lahvemi Dřevo s PE sáčky 1000 100 +88% +70% +52% 0% -33% +59% +98% +38% 10 +63% +39% +1% -9% +65% +6% +28% 1-68% 0,1 TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SPAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F [mg] Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 15

Měrná emise [mg/kg] Změna složení ZL ve skupině PAU V ovzduší kolem 500 látek skupiny PAU Sledovaných je 16. Měřeny obvykle 4 jako PAU. 30 25 Dřevo Dřevo + PET Dřevo + PE 20 15 10 PAU 5 0 Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 16

Vliv výkonu kotle Hypotetická domácnost (60 GJ, prohořívací kotel). Uvažováno s 56 % jmenovitého výkonu kotle. O 150 C nižší teplota odcházejících spalin při sníženém výkonu. O 11 % vyšší účinnost při sníženém výkonu. O 800 kg nižší spotřeba paliva při sníženém výkonu. Výkon TZL [kg] TOC [kg] NO X [kg] CO [kg] SO 2 [kg] PAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F [mg] Jmenovitý 4,6 42,0 4,8 316,9-16,3 4,2 113,3 0,8 Snížený 26,8 139,3 3,0 512,3-12,3 3,3 113,8 0,3 Změna v % +481 +232-36 +62 - -25-22 +1-59 Topná sezóna 2011/2012. Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 17

Vliv spalovacího zařízení Hypotetická domácnost (60 GJ, automatický kotel). Moderní kotel na pelety vs. starší (výroba kolem roku 2000). 10% rozdíl v účinnosti. O řád nižší jednotka, než v případě prohořívacího kotle. Typ TZL [kg] TOC [g] NO X [kg] CO [kg] Automatický, emisní třída 5 0,8 3,8 5,1 3,7 Automatický, emisní třída 3 3,2 17,0 6,4 11,5 Změna v % +301 +348 +25 +214 Topná sezóna 2011/2012. Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 18

Vliv obsluhy Hypotetická domácnost (60 GJ, automatický, palivo HU). Zejména u kotlů s ručním přikládáním (mimo zplyňovacích). Znázorněno prostřednictvím přívodu spalovacího vzduchu. Provoz TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SO 2 [kg] PAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F [mg] Normální provoz 2,0 1,5 14,3 45,9 38,6 0,2 0,0 336,4 1,1 Omezený přívod vzduchu 14,4 19,5 8,6 506,4 48,9 135,9 47,1 60,7 1,1 Změna v % +612 +1 170-39 +1 004 +27 +10 4 +10 5-82 0 Topná sezóna 2011/2012. Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 19

Opatření pro zlepšení situace Snížení potřeby tepla na vytápění zateplení objektu, nižší teplota v interiéru Používání kvalitního paliva vysušené dřevo, málo sirnaté uhlí, zemní plyn Instalace moderního spalovacího zařízení automatický, zplyňovací nebo odhořívací kotel s vyšší emisní třidou Vhodný provozní režim přikládání paliva, přísun spalovacího vzduchu, údržba Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 20

Zateplení budov Realizované u 10 % dosud nezateplených objektů (17). Pokles potřeby tepla na vytápění domu z 240 na 120 W/m 2. Snížení spotřeby hnědého uhlí v obci o cca 75 tun. 9000 8000 7000 6000 Prohořívací Odhořívací 5000 4000 3000 2000 1000 22% úbytek prachu 10% úbytek PAU 0 TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SO2 [kg] SPAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F TEQ [mg] Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 21

Kvalitní palivo (ZP) 20 domů dosud vytápěných hnědým uhlím. Nově/opětovně zemní plyn. Snížení spotřeby tuhých paliv o 10 % (cca 150 tun HU). 18000 16000 14000 12000 Prohořívací Odhořívací 10000 8000 6000 4000 2000 44% úbytek prachu 17% úbytek PAU 0 TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SO2 [kg] SPAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F TEQ [mg] Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 22

Kvalitní palivo (vysušené dřevo) 20 domů dosud vytápěných hnědým uhlím. Přechod na spalování dřeva. Zvýšení spotřeby tuhých paliv o 20 tun (+ dřevo, - HU). 6000 4000 40% úbytek prachu Prohořívací Odhořívací 17% úbytek PAU 2000 0-2000 -4000-6000 -8000-10000 TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SO2 [kg] SPAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F TEQ [mg] 14% nárůst produkce těkavých látek 10% nárůst produkce bifenylů Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 23

Moderní kotel (biomasa) 20 domů spalujících dřevo v kotli s ručním přikládáním. Pořízen nový zplyňovací kotel na dřevo. Snížení spotřeby dřeva o cca 40 tun. 12000 9% úbytek CO Prohořívací Odhořívací 10000 8000 6000 4000 2000 3% úbytek prachu 6% úbytek PAU 0-2000 TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SO2 [kg] SPAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F TEQ [mg] Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 24

Moderní kotel (hnědé uhlí) 20 domů spalujících HU v kotli s ručním přikládáním. Pořízen nový automatický kotel. Snížení spotřeby paliva o cca 45 tun. 18000 16000 9% úbytek CO Prohořívací Odhořívací 14000 12000 10000 8000 6000 43% úbytek prachu 25% úbytek prachu 6% úbytek PAU 3% úbytek prachu 4000 2000 0-2000 TZL [kg] TOC [kg] NOx [kg] CO [kg] SO2 [kg] SPAU [g] B(a)P [g] PCB [mg] PCDD/F TEQ [mg] 4% nárůst produkce NOx Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 25

Závěr Spoluspalování plastů prokazatelně vyšší emise u všech škodlivin očekávání více pesimistická při sníženém výkonu se rozdíly poněkud stírají Palivo určující činitel zejména v případě TZL a SO 2 ale uhlí spálené v moderním kotli bude lepší, než dřevo ve starém kotli vysoká vlhkost paliva = vyšší spotřeba = vyšší emise Provoz kotle vyšší emise při sníženém výkonu zejména u kotlů s ručním přikládáním násobně vyšší emise při omezení přísunu vzduchu Znečišťující látky potíže způsobují hlavně prachové částice a PAU dioxiny se nejeví jako problém Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích 26

Děkuji za pozornost Projekt je realizován v rámci OP Slovenská republika Česká republika, který je spolufinancován z Evropského fondu pro regionální rozvoj