Uhlí je stále nejlevnějším a zároveň i nejproblematičtějším fosilním palivem. Na vině jsou především emise prachu a CO2. Země s dostatkem zemního plynu (např. Velká Británie) od něj odstupují. Nutnost těchto kroků oznamuje i Čína – největší producent CO2. Česká vláda částečně prolomila limity těžby uhlí s poukazem na jeho nenahraditelnost v našich podmínkách. Konkrétně: na uhlí je postaveno stále 70 % energetiky a metalurgie v ČR. V českém podzemí leží zásoby využitelného uhlí v objemu 4,5 mil. t a na jeho spalování závisí i české teplárenství. Konkrétně: 38 % obyvatel, cca 1,8 mil. domácností. V debatách o nutnosti prolomení limitů bohužel nezazněla otázka: Spalujeme uhlí účelně a čistě? O stavu tepláren mnohé naznačuje už příslib, že v nejbližších letech zde bude proinvestováno cca 18 mld. Kč v nových technologiích. Modernizaci spalování uhlí deklarují rovněž ČEZ a EPH. Dvě cesty k čisté energii z uhlí První je technologie spalování uhelného prachu v kotlích s využitím páry na soustrojích parních turbín. V provozu jsou zdroje mnoha typů s různými fluidními loži kotlů. Výzkum a aplikace ji dovedl až k zařízením s nadkritickými parametry, s teplotou páry 560 °C a tlakem 259 barů. Objednávány jsou již agregáty se supernadkritickými parametry, kde pára dosahuje teplot 600 °C a tlak 290 barů. Účinnost zdroje může dosáhnout až 47 %. Výhodou těchto zařízení jsou (kromě účinnosti) nízké emise. Perspektivnost analyzované technologie je však vykoupena vysokou materiálovou a technologickou náročností a tím i cenou. Moderní zdroje tohoto typu jsou provozovány na bázi kogenerace (současná výroba tepla pro CZT a elektřiny) a řízeny moderními systémy napojenými na operátory trhu. Dosahují velkého rozsahu flexibility a vysokých účinností. Příkladem může být německý Mannheim. Projektů s nadkritickými parametry přibývá. Projektanti už uvažují o blocích, kde by pára dosahovala až 700 °C. Fluidní kotle, atmosférické i tlakové, mohou navíc spalovat všechny druhy paliva, včetně dřevní štěpky a komunálního odpadu. Skandinávské země na nich postavily kogeneraci o vysoké účinnosti zdrojů s propojením podniků a obcí. Zplyňování uhlí Představuje druhou cestu k vyšší účinnosti a omezení emisí a CO2. Zatím si výzkum nejvíce slibuje od výroby vodíku z uhlí a vody, tím i snadné separace CO a uložení vzniklého CO2 do úložišť CCS (Carbon capture and sequestration). Následné spalování vodíku je obohacováno buď čistým kyslíkem, nebo proudem vzduchu. Technologie zplyňování IGCC je zvládnuta. Dovybavení separací CO2 od vodíku je však velkou technickou výzvou. Provoz separace CO2 může spotřebovat až 20 % vyrobené energie. Pilotní projekt je realizován na bloku 30MW elektrárny Schwarze Pumpe v SRN. Tam je instalován i složitý membránový proces separace plynů. CO2 bude stlačován a připraven k uložení do podzemí. Další demonstrační jednotka s výkonem 32 MW ve Francii je retrofit z původně plynového kotle na zemní plyn a od něj se CO2 transportuje do 25 km vzdáleného bývalého zásobníku plynu u Lacq na jihu země. Posledním příkladem ověřování oxidačního spalování je 15MW jednotka společnosti Alstom Power v americkém Windsoru. Už od roku 1994 pracuje také 235MW zplyňovací jednotka (technologie Shell-Siemens) v nizozemském Buggenumu. Technologii zplyňování uhlí jsme zvládli rovněž v ČR. Zpráva IEA uvádí hned dva sofistikované zdroje. První ve Vřesové, kde se ke zplyňování uhlí využívají bývalé provozy na výrobu svítiplynu. Druhým (ve zprávě IEA nejmenovaný) je zřejmě elektrárna s nadkritickými parametry Ledvice od zahraničních dodavatelů. Její dlouhodobou provozní účinnost nelze zatím ověřit. Co se týká technologie jímání CO2, ve výstavbě je na 80 projektů, ale funkčních je jen 5. Problém jímání CO2 se u fluidního spalování řeší za spalovacím procesem, převážně chemickou cestou s využitím amoniaku. Takto pracuje třeba 1300MW elektrárna Mountaineer v Západní Virginii, kde se jímá asi 20 % CO2 (cca 1,8 mil. t za rok). Slibnější je separace CO2 z procesů IGCC. Realizuje se v Číně na 250MW elektrárně Huaneng. Pokusné provozy jsou také v Severní Dakotě a angažuje se v nich společnost Alstom. Cena jímání CO2 je však stále hodně vysoká a zvyšuje už beztak vysokou cenu nadkritických (natož supernadkritických) zdrojů i technologii zplyňování uhlí. Hrozba klimatických změn je vážná a velké společnosti se na ni snaží reagovat. Jako vždy, rozhodne nastavení cen energií. Jedno je jasné už teď: uhlí v budoucnu čeká jiná než dosavadní lehkomyslná spotřeba. Mgr. Jan Baltus