Čisté technologie pro špinavé uhelné elektrárny

Pro mnohé „ekologicky“ smýšlející je “uhelná elektrárna“ skoro neslušné slovní spojení. Nalijme si však čistého vína. I přes ohromný rozvoj, obnovitelných zdrojů v posledních letech budou uhelné elektrárny i po další desítky let jedním z hlavních zdrojů elektrické energie. Proto se vyvíjejí moderní technologie, které provoz uhelných elektráren učiní šetrnější k přírodě.  

Podle některých odhadů se dnes na celém světě 40 % elektrické energie vyrábí v uhelných elektrárnách. V roce 2030 má tento podíl stoupnout dokonce až na 44 %.

V současné době existují nejméně čtyři technologie jak vyrobit elektrickou energii z uhlí. Prvním typem jsou uhelné elektrárny s práškovým ohništěm (PC). Surové uhlí se nejdřív rozemele a poté se obřími ventilátory vhání do spalovacího prostoru. Vzniká horký plyn, jehož energie se využije k pohonu generátoru elektrické energie.

Dalším typem jsou moderní systémy cirkulačního nebo tlakového spalování ve fluidní vrstvě (CFBC nebo PFBC). Systém spalování vychází z poznatku, že jemně namleté uhlí se v proudu vzduchu a ve vhodně zvoleném tvaru spalovacího prostoru chová jako vroucí kapalina. Částečky uhlí jsou obaleny vzduchem a hoření je pak velmi rychlé.

Uhelná elektrárna Lippendorf – Německo, Zdroj: Weber Lifttechnik

Jako nejnadějnější a nejekologičtější se dnes jeví systém s kombinovaným cyklem zplyňování uhlí (IGCC). Uhlí se za působení kyslíku zplyňuje v reaktoru. Vzniká syntetický plyn, který se přivádí do plynové turbíny.

Z plynové turbíny vychází horký plyn, jehož teplo se využije k výrobě páry. Pára se poté přivádí ke klasické parní turbíně. Elektrická energie se vyrábí jak pomocí plynové, tak i pomocí parní turbíny.

Schéma IGCC elektrárny, Zdroj: Reich-Chemistry

Elektrárny typu IGCC, mohou v současné době dosahovat účinnosti až 50-52 %. Současně mohou mít emise síry nižší o 99 % a emise oxidu uhličitého menší o 40 % oproti klasickým úhelným elektrárnám.

Vývoj nových odolnějších materiálu např. pro plynové turbíny, navíc dovolí zvednout účinnost elektráren. Podle odhadů by tak elektrárny typu IGCC mohly v budoucnu dosáhnout účinnosti mezi 53-56 %. Pro srovnání, jaderné elektrárny mají účinnost cca 30 %. O obnovitelných zdrojích (zatím) raději ani nemluvě.

Všechny výše popsané technologie mohou být vylepšeny systémem na zachycení a uskladnění kysličníku uhličitého pod zem (CCS). V tomto případě by emise CO2 mohly teoreticky klesnout až k nulovým hodnotám.

Nevýhodou je nižší účinnost elektrárny a nutnost vhodných geologických podmínek pro uskladnění CO2. Problémem je i absence dlouhodobých zkušeností s touto technologií.

Ať se nám to líbí nebo ne, budeme muset s uhelnými elektrárnami žít po mnoho následujících dekád. Je tedy víc než žádoucí hledat moderní technologie, které učiní jejich provoz co nejvíce šetrný k přírodě.