Porovnání emisí - při zásobování teplem z centrálního a lokálního zdroje (Plyn 9/2002)

Prof. Ing. Petr Buryan, Dr.Sc,
Ing. Ondřej Prokeš, Ph.D.
Dr. Ing. Libor Čapla

V diskuzích o zásobování dálkovým teplem se často setkáváme s názorem, že tepelná energie vyrobená v centrálním zdroji energie je ekologičtější než lokální zdroje v bytové jednotce, rodinném domku nebo blokové kotelně  spalující zemní plyn. Pro účelnou protiargumentaci a pro podpory zavádění zemního plynu byla provedena řada měřen emisí a ty byly porovnány s emisemi vznikajícími v teplárnách.

1. Úvod

Hlavní město České republiky se s postupem blížícího se termínu pravděpodobného vstupu do Evropské unie připravuje na přejímání předpisů a dohod týkajících se se snižování emisí a nežádoucích dopadů antropogenní činností na stále se více uplatňující skleníkový efekt. Pražská oblast, kde nyní na rozloze necelých 50 tisíc ha bydlí cca 1,2 mil. obyvatel, je jednou z oblasti, která může náhradou pevných paliv za plynná přispět ke snížení současného vysokého zatížení životního prostředí emisemi jak ve vztahu k samotnému Prahy, tak v souvislosti s celkovou bilancí emisí v ČR.

Na trhu s energiemi se díky realizované dostavbě přivaděče tepla z Mělnické elektrárny objevil zdroj energie pro vytápění, u něhož je jednou z avizovaných předností jeho nízká ekologická zátěž pro obyvatele Prahy. Jedním z hlavním argumentů je vysoký komín teplárny, jehož prostřednictvím se spaliny rozptylují do širokého okolí, zatímco individuální plynové spotřebiče znamenají podstatné kvalitativní zhoršení přízemí vrstvy ovzduší dané oblasti. V následujících odstavcích jsme se pokusili porovnat vliv dvou rozdílných přístupů v zásobování obyvatel teplem zejména z hlediska dopadu na životní prostředí. Tento pohled vychází z emisního principu, který je součástí legislativních norem v České republice. Naproti tomu např. Spolková republika Německo uplatňuje ve svém legislativnímu řádu princip imisní, který je založen na rozptylu populantů do okolního prostředí.

2. Stacionární zdroje emisí v Praze

Počet stacionárních zdrojů emisí o energetickém výkonu 0,2-5 MW a nad 5 MW v Praze v posledních letech vykazuje mírný nárůst, přestože probíhá významná restrukturalizace průmyslu a Pražský magistrát podporuje využití dálkového tepla z Mělnické elektrárny (EMĚ I), která se nachází ve vzdálenosti 30 km od Prahy (vzdálenosti mezi EMĚ I a výtopnu Praha - Třeboradice je 34,1 km). Porovnání nárůstu počtu samostatných středních zdrojů za sledované období v tabulce 1 dokazuje ekonomickou výhodnost samostatného energetického hospodářství těchto objektů proti nákladům spojeným s dálkovým teplem.

Tabulka 1. Počty velkých a středních stacionárních zdrojů emisí v Praze

 Tabulka 2. Celkové možnosti populantů v Praze v roce 2000

Tabulka 3. Množství emisí hlavních populantů jednotlivých konkurentů

Tabulka 4. Spotřeby jednotlivých druhů paliv v roce 2000 v Praze

^A) včetně přivaděče tepla Mělník - Praha

Celkové množství emisí nejsledovanějších znečisťujících látek tří základních kategorií energetických stacionárních zdrojů v Praze v roce 2000 uvádí tabulka 2. podíl emisí jednotlivých kategorií v přepočtu na jednoho občana žijícího v Praze je uveden v tabulce 3. Pro celkové dokreslení energetické náročnosti antropogenní činnosti v Praze je v tabulce 4 uvedena celková spotřeba jednotlivých druhů paliv v Praze v roce 2000 v členění na jednotlivé kategorie stacionárních zdrojů. 

Pro srovnání vytápění prostřednictvím dálkového tepla z EMĚ I (teplárna spalovala převážně hnědé uhlí, instalováno je zde 6 kotlů o celkovém výkonu 330 MW_t) a oblasti vytápěné zemním plynem byla vybrána lokalita rodinných domků v Praze (zástavba 165 rodinných domků).

Autoři provedli měření emisí stávajících vybraných lokálních spotřebičů spalujících zemní plyn s cílem potvrdit nebo vyvrátit tvrzení, že jejich exploatace způsobuje enormní ekologické znečištění bytové zástavby, resp. že bude příčinou velkého ohrožení zdraví obyvatel. V tabulce 5 jsou uvedeny průměrné výsledky několikahodinových měření emeisí, které byly získány při analýzách provedených přímo u uživatelů daných zařízení na Pražském sídlišti při jejich běžném provozu.

Čtyři uvedené typy plynových kotlů (Junkers ZWR 24-3 KE 23S0092, Viadrus Nk 17, Nectra 2,23 CF, Vaillant Vk 16/4-1) byly zvoleny jako reprezentativní zařízení pro zvolenou lokalitu.

V tabulce 6 jsou naměřené hodnoty shrnuty jako průměrné emisní faktory spotřebičů v uvažované pražské lokalitě. V tabulce 7 jsou pak porovnány průměrné roční emisní faktory EMĚ I a teplárny v Praze 10 s průměrnými emisními faktory lokálních plynových kotlů. Průměrná hodnota emisního faktoru oxidu siřičitého pro lokální plynové zdroje v tabulce 7 vychází z předpokladu dávkování odorantu Sentinel E v množství 10mg.m-3 zemního plynu. Údaje v tabulce 7 dále vycházejí z předpokladu, že instalovaný tepelný výkon lokálních plynových kotlů na uvažovaném sídlišti dosahuje hodnoty 3,3 MW, celkový výkon elektrárny EMĚ je 890 MW; emisní faktory byly získány na základě údajů o emisních Elektrárny Mělník. Celkový výkon uvažované teplárny byl 506 MW.

Tabulka 5. Proměřované kotle

A)  0 °C, 101,325 kPa, spaliny suché (3 % obj. O₂)

Tabulka 6. Průměrné emisní faktory spotřebičů pražské lokality

Tabulka 7. Průměrné roční emisní faktory teplárny v ČR s osiřením spalin a lokálních plynových kotlů

(Převzato z časopisu PLYN 9/2002)