FOSILNÍ PALIVA: UHLÍ Filip Černoch MEB 415 – Environmentální aspekty energetiky FSS MU 2 3 Využívání uhlí  V Číně už 1000 BCE vyčerpán důl Fu Shun. 300 BCE Theophrastus popisuje spalování uhlí v Řecku. Římané v Británii 400 CE.  Vysoké nároky na dřevo spojené s výrobou skla (už 3000-3500 BCE), později se přidává dřevěné uhlí pro tavení železa, cínu, mědi…  Deforestace v Londýně v 1200, v 1500 už rudy z Irska, Skotska, Walesu.  Vyčerpání uhlí na Týnu u Newcastlu – těžba v dalších oblastech, nová profese.  1352 první mezinárodně obchodovanou komoditou.  Start průmyslové revoluce, parní stroj, výroba oceli, koks. Navy.  1910 uhlí 60 % světového energetického mixu, mezi válkami ústup ze scény. 5 6 Těžba a využití uhlí  Těžba – zásahy do krajiny, vodních toků, prach. Změna biotopů a krajiny celkově. Hluk. Estetické poškození.  Příprava k dalšímu zpracování – odstraňování nečistot, uvolňují se kyseliny, těžké kovy a další prvky a chemikálie.  Transport – jak znečištění z daného materiálu, tak i z dopravy.  Pracovníci – vystavení pracovníků negativům uhelné energetiky  Spalování uhlí pro energetické účely – skleníkové plyny, primární polutanty. Redukční smog  Odpad ze spalování 7 Spalování uhlí 8 Složka uhlí Produkt spalování Uhlík Uhlík reaguje s kyslíkem a tvoří oxid uhličitý. S omezeným kyslíkem CO. CO2 – hlavní skleníkový plyn. CO – nedokonalé spalování, hlavně v dopravě (města), metalurgické procesy, chemická výroba, domácí topení dřevem. Inverze a následně smog. Vodík H reaguje s O a tvoří vodu Dusík N se mění v oxid dusnatý NO a oxid dusičitý NO2 NOx - oxidy dusíku. Zdrojem motory, průmyslové procesy, spalování fosilních paliv. Síra Mění se v oxid siřičitý SO2 SO2 – v ropě, uhlí, rudách kovů. Při spalování paliv obsahujících síru, při rafinaci ropy nebo extrakci kovů. Tvoří kyselé deště a další sírové sloučeniny. Kyslík Další prvky Nikl, rtuť, arsen, chrom, kadmium, olovo, fluor, chlor PM (pevné částice, polétavý prach) Primární – ze spalování, přímo do atmosféry. Hrubozrné částice. Sekundární – vznikají v atmosféře z plynných emisí. Sulfáty z SO2 z elektráren a průmyslových zařízení, nitráty z Nox z elektráren, automobilů a dalšího spalování, saze z organických emisí z automobilů a průmyslových zařízení. Jemné částice. Primární znečištění 9 CO2 Bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Nedýchatelný. Sám o sobě zdravotně nezávadný. Skleníkový plyn, absorbuje infračervené záření unikající z povrchu země, způsobuje oteplování atmosféry. CO Bezbarvý, bez chuti a zápachu. Jedovatý. Ztráty vidění, schopnosti koordinace, snížená schopnost se učit a vykonávat složitější činnosti. Problematický pro osoby trpící kardiovaskulárními chorobami. S02 Bezbarvý, páchnoucí, jedovatý Krátkodobá expozice: dospělí a děti s astmatem dýchací obtíže. Dlouhodobá expozice (s vysokou úrovní PM): zhoršení stávajících kardiovaskulárních chorob, respirační problémy, poškození plic. Váže se na hemoglobin. NOx (NO Oxid dusnatý, NO2 oxid dusičitý) Jedovaté NO tvoří zhruba 90 % emisí ze spalovacích zařízení. NOx reagují ve vzduchu, tvoří přízemní ozón a jemné částice. Krátkodobě (pod 3h) poškození plic a zhoršení potíží osob s respiračními potížemi. Dlouhodobé vystavení nevratné poškození plickní struktury. Vede k zvýšenému množství dusíku v půdě a krajině – změna diverzity. V akvasystémech vede k eutrofizaci. Zvyšuje kyselost půdy a vody. Kyslík PM Nesou s sebou polyaromatické uhlovodíky, polychlorované bifenyly, pesticidy, těžké kovy – hodně se liší podle vzniku. Zánětlivé onemocnění plic, problémy srdečně-cevního systému, choroby dolních cest dýchacích, chronické obstrukční nemoci plicní, snižování délky dožití. Sekundární znečištění  Londýnský (redukční) smog  Kouř s mlhou, typicky v zimě, inverze. Především SO2 + PM = transport plynných látek smogu do plic.  Losangelský (fotochemický) smog  Slunce + dopravní a energetické exhalace. NO2 + UV záření – O-, následně O3 (přízemní ozón). Celkově směs uhlovodíků, NOx, uhlíku (CO, CO2), přízemní ozon.  Nad prahovými hodnotami 30 % obyvatel měst, 20 000 předčasných úmrtí.  Narušuje funkci buněk, poškozuje rostliny, dýchací potíže, snížení obranyschopnosti organismu.  Kyselé deště  Sirné a dusíkaté deště 10 Produkty spalování uhlí 11 Emise Množství škodlivin (v tunách na 1TWh provozu 1000MW bloku za 1000 hodin) SO2 2600 NOx 2800 CO2 1 200 000 Typická 1000MW uhelná elektrárna = 6 milionů tun CO2 ročně = ekvivalent 2 milionů automobilů. A také 2 670 000 tun popela. Emise CO2 12 PM V ČR 13 Externality  V ekonomické terminologii selhání trhu. Situace, kdy pozitivní či negativní dopady činnosti nejsou zahrnuty do nákladů. A nejsou je tak osoby, které nejsou přímo zahrnuty do daného obchodu. 14 http://www.youtube.com/watch?v=zcPRmh5AIrI Negativní externality těžby uhlí  Zábory zemědělského a lesního půdního fondu a pozemků  Destrukce, degradace a kontaminace půdy  Narušení hydrogeologického a hydrologického režimu vod, jejich kontaminace  Narušení stability horninových masivů a svahů  Narušení ekologické rovnováhy konkrétního mikroregionu s možností ovlivnění jeho mikroklimatu  Narušení či znehodnocení krajiny  Snížení kvality bydlení a snížení hodnoty nemovitostí  Změny infrastruktury, omezení rekreačního ruchu… 15 Negativní externality využívání uhlí  Emise PM, produkce plynů negativně působících na obyvatele i faunu  Nemoci z povolání, zvýšená nemocnost obyvatelstva  Doprava (vysoká prašnost)  Účinky na majetek, úrodu, lesy, vodní zdroje (vymývání síry z uhlí)  Účinky na globální oteplování  Hluk  Zábor území pro uložení zbytků po vyhoření paliva (popílek, energosádrovec). 16 Odhady dopadů na zdraví  Kolem 18200 předčasných úmrtí, 8500 nových případů chronické bronchitidy, přes 4 miliony ztracených pracovních dní ročně. (V EU). Zkrácení průměrné délky života o 8 měsíců.  Vyjádřeno ekonomicky 42,8 mld. euro ročně. 17 Příklad situace v ČR  Zákon 44/1988 – Horní zákon  Zákon 62/1988 – o geologických pracích  Zákon 114/1992 – o ochraně přírody a krajiny  Zákon 289/1995 – lesní zákon  Zákon 334/1992 o ochraně zemědělského půdního fondu  Zákon č. 185/2001 o odpadech  Zákon 254/2001 o vodách  Úhrada za povolení vyhledávání a průzkum  Úhrada z dobývacího prostoru  Úhrada z těžby nerostu  Důlní škody a jejich náhrada  = ze zákona povinnost uvést do původního stavu 18 Příklad situace v ČR a EU  Zákon 201/2012 o ochraně ovzduší  Zákon 76/2002 o integrované prevenci a omezování znečištění (BAT)  Směrnice 2008/50/ES o kvalitě vnějšího ovzduší  Směrnice 2010/75/EU o průmyslových emisích  EU ETS 19 Příklad situace v ČR 20 Příklad situace v ČR 21 Výše externích nákladů výroby elektrické energie 22 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Dětmarovice Počerady Hodonín Mělník II Mělník III Mělník I Poříčí Tisová I, II Prunéřov I Prunéřov II Ledvice Tušimice II Chvaletice Kč/kWh budovy a materiály zemědělská produkce nemocnost úmrtnost změna klimatu Zdroj: centrum pro otázky životního prostředí UK Cena elektřiny v 2003 – cca 3-5 kč/kWh V Kč/kWh pro vybrané energetické zdroje v roce 2003