Výhodná kombinace: vrby na odkališti

V elektrárnách vznikající popílek, škvára (směs strusky a popela), oxidy síry a dusíku zatěžují široké okolí elektrárny a jejich skládky jsou z hlediska krajinotvorby i stability vážným environmentálně-bezpečnostním problémem.

Na Slovensku je přes padesát odkališť s různými druhy odpadů a v různých stadiích jejich životního cyklu. Liší se rovněž environmentální bezpečností deponovaného materiálu. Jsou v nich uloženy zejména odpady z elektráren a tepláren (škvára, popel), produkty úpravy rud (flotační kaly), uhelná hlušina a další materiály.

Odkaliště jako vodní stavby jsou obecně environmentálně nebezpečnými objekty. Proto je velmi aktuální jejich bezpečné uzavření, resp. případná rekultivace. Výzkum, který představujeme v tomto článku, prověřil možnost sanace odkaliště strusko-popílkové směsi s využitím jiného odpadního produktu - stabilizátu. V takto sanovaném prostoru odkaliště bylo odzkoušeno pěstování vrby (sallix) jako zdroje biomasy pro spoluspalování s uhlím, což by mohlo částečně nahradit uhlí jako obnovitelný energetický zdroj i přispět ke stabilizaci krajiny formou synergického efektu.

BIOMASA Z ENERGETICKÝCH ROSTLIN

Společné spalování biomasy s uhlím zvyšuje čistý energetický poměr, definovaný jako poměr vyprodukované elektrické energie k celkové spotřebě fosilní energie. Při nahrazování určitého procentuálního množství uhlí biomasou se primárně snižuje množství emisí skleníkových plynů z těžby, přepravy a spalování uhlí. Například ve Švédsku má tento postup významnou roli v lokálních dodávkách energie.

Spalování biomasy energetických vrb a další rostlinné biomasy spolu s uhlím se považuje za perspektivní metodu, na Slovensku se však zatím tento systém v širším měřítku neuplatnil. Největším problémem jsou zvýšené náklady spojené s produkcí a logistikou zabezpečování biomasy.

Od roku 2009 běží Elektrárnách Vojany (EVO) projekt spoluspalování bio-masy a černého uhlí ve fluidních kotlech, včetně pěstování biomasy v okolí závodu. Přídavek zhruba 4 % biomasy do paliva přineslo snížení emisí o 40 kg na každou vyrobenou MWh a úsporu provozních nákladů, které souvisí se spotřebou vápence, tvorbou a zneškodňováním popela, spotřebou páry a vody. V dalších fázích projektu se bude testovat spoluspalování biomasy s podílem 9 % a později 18 %. Ukázalo se také, že okolí elektrárny má dobrý potenciál na pěstování rychlerostoucích energetických rostlin - vrby, v areálu závodu na uzavřeném odkališti strusko-popílkové směsi.

EXPERIMENT VE VOJANECH

Elektrárny Vojany ( EVO) jsou největšími elektrárnami na fosilní paliva v rámci Slovenska. Provozují dva objekty na zneškodnění odpadních produktů: odkaliště strusko-popílkové směsi ze spalování uhlí a skládku stabilizátu, který je vedlejším produktem z odsíření.

Odkaliště EVO tvoří dvě samostatné přibližně stejné kazety (jedna již uzavřená, druhá funkční) s celkovou plochou 56 ha. Při velkoplošném experimentu zde byly zkoumány vodotěsnicí vlastnosti stabilizátu a jeho využití jako potenciální náhrady hydrofolie při uzavření odkaliště.

Ověřování pěstování rychlerostoucí švédské vrby probíhalo na čtyřech experimentálních políčkách o rozměru 7 m x 20 m. Sledovalo se zejména procento zakořeněnosti odřezků, která je potřebná pro optimální strukturu porostu. V experimentu bylo dosaženo průměrné zakořeněnosti 91,76 %, z čehož lze usoudit, že výroba biomasy tímto způsobem je reálná.

DOSAŽENÉ EMISNÍ LIMITY

Při testech byly zkoumány průměrné hodnoty koncentrací znečišťujících látek při spoluspalování štěpky v podílu 1,91 a 3,91 % celkového objemu paliva. Emisní limity byly vesměs dodrženy (výrobcem garantované emisní limity pro suché spaliny SO2 400 mg/Nm³, NOx 300 mg/Nm³, CO 250 mg/Nm³, prach 50 mg/Nm³). Při zvyšováním výkonu docházelo k nárůstu hodnot oxidů síry a poklesu koncentrace oxidu uhelnatého. Hodnoty dalších znečišťujících látek zůstaly výrazně pod emisními limity. Došlo k mírnému snížení účinnosti kotle, které je zanedbatelné v porovnání s environmentálními efekty.

Pro zvýšení podílu spoluspalované biomasy v elektrárnách Vojany hovoří i malá vzdálenost mezi místy pěstování a využití biomasy. Efektivita se ještě zvýší po vybudování samostatné trasy dopravy biomasy v areálu závodu.

Milan Majerník
Ivo Knápek
Stanislav Haviar
Martin Bosák
Petra Szaryszová
Stredoeurópska vysoká škola v Skalici, Slovensko

ÚČINNOSTI FLUIDNÍHO KOTLE PŘI SPALOVÁNÍ ČERNÉHO UHLÍ A BIOMASY