Evropa se již nyní zaměřuje na čisté technologie spalování
Hodnověrné statistické údaje uvádějí, že celosvětové vytěžitelné zásoby ropy budou vyčerpány za 45 let, zemní plyn dojde za 65 let. Ubývající zásoby povedou k prudkému růstu cen obou komodit na světových trzích s dopadem do všech oblastí. Pozornost energetiků se logicky znovu začne obracet k uhlí. Jeho zásoby jsou ve srovnání se zásobami ropy a zemního plynu v celosvětovém měřítku mnohem větší a vystačí na pokrytí energetických potřeb lidstva na více než 200 let.
Soběstačnost.
Z uhlí se nesporně stane nejvýznamnější energetická surovina 21. a 22. století. Výhodu budou mít - a už dnes mají - ty státy, na jejichž území se nacházejí ložiska černého a hnědého uhlí. Jejich využívání totiž poskytuje pohodlí domácí energetické soběstačnosti, vede ke stabilnímu vývoji národního hospodářství a výrazně snižuje závislost na dovozu drahých energetických surovin. Evropská unie ve svých direktivách nabádá členské státy k maximálnímu využívání vlastních primárních zdrojů energie s cílem snížit závislost na energetických zdrojích mimo unii. Také požadavek na diverzifikaci zdrojů energie (druhovou i teritoriální) je zaměřen na odolnost energetického hospodářství proti krizím a výpadkům. Tato hrozba se samozřejmě stírá, pokud jde o domácí energetické zdroje. Evropská unie rovněž doporučuje zpětné převedení současných zdrojů energie (pro průmysl, vytápění veřejných budov a dálkové vytápění) z topných olejů na uhlí výstavbou nových spalovacích zařízení při dodržení všech opatření k omezování dopadu na životní prostředí.
Čisté technologie.
Světová výroba elektrické energie závisela vždy v rozhodující míře na spalování uhlí, teprve později i na spalování ropných produktů a zemního plynu. Podíl klasických uhelných elektráren na světové výrobě elektřiny zůstává rozhodující dodnes. Vzestup cen ropy a zemního plynu přináší i oživení zájmu o těžbu uhlí. Vyspělé státy světa, USA, Německo, Japonsko, Rusko, ale i Čína, Indie a Polsko se zabývají ve svých dlouhodobých výzkumných strategiích využitím uhlí, aby mohly v budoucnu racionálně využívat své vlastní uhelné zásoby.
Vzhledem k čím dál přísnějším požadavkům ochrany životního prostředí se při energetickém využití uhlí soustřeďuje pozornost zejména na moderní systémy čistých uhelných technologií. Vývoj uhelné energetiky směřuje k dosažení vyšších účinností energetické přeměny při maximálním omezení negativních účinků procesů na životní prostředí. Při vývoji a aplikaci progresivních uhelných technologií se pozornost zaměřuje zejména na:
- práškové technologie spalování s výrobou páry s nadkritickými a ultrakritickými parametry,
- cirkulační fluidní technologie spalování,
- tlakové cirkulační fluidní technologie spalování,
- integrovaný paroplynový cyklus (IGCC technologie).
Tyto technologické procesy patří rovněž mezi uhelné technologické priority Evropského společenství.
Práškové spalování.
Prášková technologie používá řadu systémů přívodu paliva a vzduchu do spalovacího prostoru, včetně různých typů hořáků, které zabezpečují vyšší účinnost spalování a různými způsoby odsíření a odstranění oxidů dusíku rovněž umožňují splnění zpřísňujících se environmentálních požadavků. Tato technologie se začala vyvíjet v rámci projektů Clean Coal Technology, které jsou sponzorovány americkým ministerstvem energetiky (Department of Energy). V poslední době jsou na vývoji této technologie zainteresovány například firmy Westinghouse, Textron, Babcock&Wilcox … Ve Spojených státech je v provozu přibližně 90 technologických jednotek s práškovým spalování uhlí o celkovém výkonu 27 000 MW. Ve většině evropských zemí se razantně investuje do výstavby nových uhelných energetických zdrojů. Nástup dokonalejších bloků na bázi práškového spalování v západní Evropě je dán také očekávaným dožitím tradičních bloků uhelných elektráren v letech 2015 až 2020. Energetické zdroje s práškovým spalováním uhlí disponují dostatečnou dynamikou výkonových změn i vysokou účinností bloků. V Německu je rozestavěno sedm elektráren s výkony 330 až 1025 MW. Práškové kotle s nadkritickými parametry páry se budují například v elektrárnách Niederausen, Lippendorf, Boxberg a Schwarze Pumpe. Pro tuto technologii jsou vhodná uhlí s nižším obsahem popela a vyšší výhřevností.
Fluidní spalování.
Fluidní technologie spalování umožňuje dosáhnout vyšší účinnosti a nízkých koncentrací škodlivin ve srovnání s klasickými uhelnými elektrárnami. Spalování ve fluidní vrstvě prochází rychlým vývojem s postupným zvyšováním účinnosti od atmosférického fluidního spalování, přes fluidní spalování v cirkulující fluidní vrstvě až po tlakové fluidní spalování. Hlavními výrobci a dodavateli fluidních technologických celků jsou firmy Foster Wheeler, Siemens Westinghouse, ABB Carbon. V České republice jsou provozovány zdroje s fluidní technologií spalování uhlí například v elektrárně Tisová, Ledvice, Hodonín, Poříčí, teplárně Most – Komořany. Energetické bloky s tlakovým fluidním spalováním jsou provozovány ve Švédsku, USA, Japonsku, Itálii, Velké Británii a Číně. V současné době je celkově provozováno více než 200 systémů s cirkulující fluidní vrstvou o celkovém výkonu 26 000 MW a patnáct systémů s tlakovým fluidním spalováním o celkovém výkonu okolo 5000 MW. Fluidní technologie spalování je vhodná i pro uhlí s vysokým obsahem popela a vlhkosti. Další zvyšování účinnosti je spojeno s využitím produktů spalování uhlí v paroplynových blocích, zejména se využívá kombinace tlakového fluidního spalování, následné čištění spalin a využití uvolněného tepla v plynovém a parním cyklu.
Zplyňování uhlí.
Vyšší účinnost energetické přeměny a nízké hodnoty emisí představuje integrace tlakového zplyňování uhlí a paroplynového cyklu (IGCC). Syntézní plyn vyrobený ve zplyňovacích reaktorech je po vyčištění spalován v plynové spalovací turbině, která vyrábí elektrickou energii. Odpadní teplo se využívá k výrobě vysokotlaké páry pro parní turbinu. Emise oxidů síry, dusíku a oxidu uhličitého jsou o čtvrtinu nižší než u nejmodernějších práškových ohnišť a o řád nižší než u kondenzačních elektráren. Z mnoha technických variant zplyňování uhlí se v současné době realizují tři základní postupy: zplyňování v sesuvném loži, fluidní zplyňování a hořákové zplyňování.
Příkladem úspěšně provozované technologie IGCC je elektrárna Buggenum v Nizozemsku s výkonem 253 MW, která pracuje s účinností 43 procent. Největším evropským projektem IGCC je elektrárna společnosti ELCOGAS ve španělském Puertollano s výkonem 300 MW a deklarovanou účinností 45 procent. Palivem pro zplyňování je směs uhlí a ropných zbytků.
Technologická jednotka IGCC o celkovém výkonu 400 MW se zplyňovacími reaktory se sesuvným ložem pracuje ve Vřesové (Sokolovská uhelná a.s.), kde se zpracovává hnědé uhlí ze sokolovské pánve.
„Uhelnou rafinerii“ na bázi zplyňování uhlí provozuje společnost SASOL v Jihoafrické republice a jako jediný světový výrobce tu vyrábí z uhlí motorová paliva a další produkty pro navazující chemický průmysl. Řada provozních i demonstračních jednotek zplyňujících uhlí pracuje úspěšně v USA. Výkon provozovaných zařízení dosahuje téměř 18 000 MW.
V posledních letech nabývá na významu také společné zplyňování uhlí, biomasy a odpadních plastů, kdy dochází ke konverzi na kapalné a plynné produkty. Například v Německu a USA se vyvíjejí tyto technologie kombinovaného zplyňování odpadů, dřevní hmoty a hnědého uhlí za vzniku syntézního plynu, který je po vyčištění vhodný pro následné petrochemické zpracování.
České výhledy.
V České republice, kde je nejvýznamnějším domácím energetickým zdrojem hnědé uhlí, morálně i fyzicky dožijí současné uhelné elektrárny kolem roku 2015 a předpokládá se jejich náhrada moderními provozy. Ty budou založeny na technologiích s vysokou účinností energetické přeměny uhlí v souladu s technologickými prioritami Evropského společenství. Zřejmě ani v nejbližších desetiletích nelze v Česku uvažovat o průmyslovém zkapalňování uhlí, či s výrobou syntetických motorových paliv a chemických produktů na bázi zplyňování uhlí, snad pouze ve směsi uhlí a zbytků ze zpracování ropy (koprocesing).
