Je ještě předčasné ze hry odepisovat uhlí

V souvislosti s energetickou závislostí na trhu s ropou a zemním plynem a zvětšujícím se problémem snahy pokrýt rostoucí energetickou poptávkou se tato surovina jeví jak ekonomicky, tak politicky jako reálná volba.

Zásadní problém spalování fosilních paliv představuje oxid uhličitý, který při spalování vzniká. Řešením celého problému může být zachycování oxidu uhličitého z kouřových plynů dříve, než unikne do vzduchu (technologie CCS). Takové zařízení by se mělo stát součástí každé elektrárny v Evropské unii do roku 2020. První zkušební 30megawattový blok s CCS technologií instalovala nedávno švédská společnost Vattenfall v průmyslovém areálu Schwarze Pumpe poblíž německo-polské hranice. Celé zařízení přišlo na 70 milionů eur. Potrubí odvede denně 240 tun vznikajícího oxidu uhličitého do 350 kilometrů vzdáleného vytěženého ložiska zemního plynu.

Dalším příkladem může být firma Siemens, která staví v tepelné elektrárně ve Staudingeru poblíž Frankfurtu 25 metrů vysokou vypírací věž, v níž oxid uhličitý ze zplodin hoření odstraňují soli aminokyselin.

Černá technologie se mění na zelenou

Na světě je mnoho institucí, zabývajících se vývojem technologických řešení, které umožňují proměňovat tuto hojnou surovinu v čistší a levnější zdroj energie, a zároveň pomohou evropským uhelným elektrárnám splňovat přísné ekologické normy.

Pro úspěšných rozvoj uhelného průmyslu mohou mít klíčový význam především technologie IGCC (Integrated Gas Combined Cycle), integrovaný kombinovaný cyklus zplyňování uhlí, AFBC (Atmospheric Fluidized-Bed Combustion), atmosférické fluidní roštové spalování a PFBC (Pressurised Fluidised Bed Combustion), tlakové fluidní roštové spalování). Tyto pokrokové technologie mají vyšší energetickou účinnost využití uhlí při výrobě elektřiny a tepla při současném snížení emisí SO2, CO2, NOx a pevných částic oproti klasické uhelné tepelné elektrárně.

Propojení různých technologií využití uhlí ještě zlepší. Nejlepších výsledků zatím dosahuje dosud nepříliš rozšířená IGCC technologie, kterou využívá například floridská elektrárna Polk.

Přínos směrem do budoucna má přinést i využití důlních plynů pro výrobu elektřiny. Princip je založený na instalaci motorů, např. Jenbacher, které dokáží využít důlní plyny a vyrábět tak velmi levnou elektřinu a teplo, což výrazně přispívá k plnění cílů vytyčených EU v oblasti energetické účinnosti. Perspektivní předpoklady se rýsují též u systémů na získávání a čištění vody. Ty umožňují elektrárnám výrazně snížit spotřebu vody a splňovat stále přísnější požadavky na kvalitu ovzduší - to vše při současném zvyšování výkonu. Součástí těchto systémů jsou technologie kontrolující prašnost, dodávky uhlí, efektivitu využití uhlí a snižující emise i zabraňující ztrátám paliva. Do hry by měly promluvit také plynové turbíny. Lze je použít v systémech spalujících fosilní paliva, v elektrárnách s kombinovaným cyklem, v IGCC systémech, integrovaných hydroelektrárnách (IWPPs), průmyslových, petrochemických i jaderných elektrárnách.

Obří baterie

Existuje i jiná možnost, jak využít energii skrytou v uhlí, než ho spálit a vyrobit teplo pro pohon turbín. Palivový článek vyrábí elektřinu rovnou bez hoření. Je to vlastně jakási baterie, v níž proud vzniká chemickou reakcí. Palivo se do něj přivádí neustále, takže se nemůže vybít.

V jeho nitru probíhá jakési kontrolované hoření. Žádné plameny uvnitř neuvidíme, reakce probíhá nenápadně na rozhraní elektrod s roztokem nebo taveninou. Energie se neuvolňuje ve formě tepla jako při normálním hoření, ale jako elektřina.

Palivový článek vyrábí elektřinu z paliva jaksi přímo, bez hořáků, kotlů a turbín, takže může dosáhnout účinnosti až 85 procent. Může v něm reagovat řada různých látek, například vodík, methanol, různé druhy nafty a benzinu, zemní plyn, svítiplyn, syntézní plyn, bioplyn, plyn uvolňující se ze skládek. Kyslík je možné brát ze vzduchu.

V laboratorních podmínkách už proběhlo testování palivového článku, který spaluje přímo uhlí. Nejprve se rozemele na prach o velikosti do jednoho mikrometrůetru, za teploty 750 až 850 stupňů Celsia se smísí s roztaveným uhličitanem lithným, sodným nebo draselným. Pak již vše probíhá standardním způsobem. Vzdušný kyslík reaguje s uhlíkem na oxid uhličitý a energie se uvolňuje ve formě elektřiny. Tady se nabízí otázka, proč místo elektráren nebudujeme gigantické palivové články. Zatím to neumíme v takových rozměrech, abychom nahradili současná zařízení.

Palivové články jako by zůstaly ve stínu technologií využívajících obnovitelné zdroje, které v posledních deseti letech zaznamenaly velký skok vpřed.

Možná by se vyplatilo vynaložit více prostředků na nové technologie využívající neobnovitelné zdroje, protože uhlí hned tak nedojde. Navíc v prakticky stejných palivových článcích můžeme využívat hořlavé materiály nejrůznějšího, tedy i biologického původu.