Hospodárnost, vyšší efektivita v energetice – úkol stálý

Kde hledat rezervy - problematika výroby S nebývalým ohlasem odborné veřejnosti se setkalo zaměření přílohy Technického týdeníku č. 25/2006 k problematice úspor v energetice. Protože nebylo možno uvést všechny názory do jednoho bloku, činíme tak postupně dál. Už proto, že toto téma má rozměr nejen technicko – ekonomický, sociální, ale i veskrze společenský. Vyšší efektivností energetiky se zabývá v ČR řada odborných pracovišť. Patří k nim i VŠB – TU Ostrava. Jaká řešení zde hledají je tématem rozhovoru s prof. Ing. Ivo Janíkem, CSc., vedoucím katedry Ekonomiky a managementu v metalurgii a prof. Ing. Dagmar Juchelkovou, Ph.D, členem katedry energetika a zástupcem ČR u mezinárodní energetické agentury v technické sekci pro využívání fluidní konverze (IEA FBC) a pracovní skupině této agentury pro využívání fosilních paliv (IEA WPFF). ? Pane profesore Janíku, diskuse o energetice se zaměřují převážně na výrobu… Ten problém je daleko širší. A v tom zřejmě vězí i dílčí mnohdy nekoordinovaná řešení. Nemělo by se totiž opomíjet systémové řešení celého cyklu toku energie: výroba – akumulace – přenos – spotřeba (průmyslová i domácností). Zvýšení účinnosti, efektivnosti v kterékoliv fázi cyklu je přinejmenším ekvivalentní, obvykle větší, vůči zvýšené účinnosti ve výrobě. Jednou z charakteristik a podmínek rozvoje naší civilizace je využívání energie, a tím i energetických zdrojů. V našich diskusích často opomíjíme příčiny růstu výroby a spotřeby energie (růst populace, vyrovnávání životní úrovně, znaky konzumní společnosti, přesuny růstu spotřeby energie v rámci jednotlivých sektorů) a zdůrazňujeme pouze negativní projevy energie: těžba zdrojů, dopad na krajinu, emise prachu, znečišťující plyny (CO2, SO2, NOx), klimatická a nukleární rizika, a jiné. Tento přístup se mnohdy odráží i v zadáních výzkumných a vývojových prací, které se zaměřují spíše na dílčí části problematiky než na integrovaná řešení. V poslední době jsou však i výzkumné aktivity stále častěji zaměřovány na komplexní chápání problému. Naštěstí však povaha problému účinnosti výroby energie propojuje vnitřně problematiku úspor nákladů, technické účinnosti i doprovodné negativní vlivy výroby. Tím rozšiřuje řešení kterékoliv z těchto oblastí do integrovaného přístupu. Tak je tomu i při řešení výzkumného záměru MŠMT prof. Ing. Václava Roubíčka, CSc.: „DeCOx Procesy“. Tento úkol integruje řešení nejen ve výše uvedeném smyslu, ale také v další dimenzi, podle zaměření průmyslové spotřeby a je soustředěn na mezioborové chápání problému. ? Zaměřme pozornost na problematiku výroby. Je velmi rozsáhlá a zahrnuje i potenciál alternativních (zejména obnovitelných) zdrojů, využívání fosilních paliv – zejména s důrazem na limity skleníkových plynů – a uplatňování nukleární energie… Vidíte – a v kterékoliv této variantě je kladen důraz na úspory = zvýšení účinnosti = snižování emisí CO2, tzn. vyšší míru využívání uhlíku. ? Paní profesorko Juchelková, pokusme se to dešifrovat. Nejlepší uspořená energie je ta, která se nemusela vyrobit, respektive je vhodné dosáhnout maximální míru využívání toho co již vyrobeno bylo. V rámci výzkumného záměru řešeného na VŠB-TU Ostrava se řešitelský kolektiv zaměřil rovněž na zkoumání skutečného postavení alternativních zdrojů v energetické soustavě. V současné době jsme svědky masivní akce zapojování různých druhů obnovitelných zdrojů energie do energetické soustavy v ČR. Na druhé straně ale sledujeme problémy postihující ČR i Evropu, které jsou právě s využíváním obnovitelných zdrojů spojené. Mezi problémy, které je nutno řešit patří například nespolehlivost v dodávkách větrné energie, která je doprovázena vysokými nároky na přenosovou soustavu a záložní zdroje energie. Nebo naopak problém vykoupením jednoho druhu paliva v dané lokalitě jedním spotřebitelem na úkor druhého, například často zmiňovaný problém výkupu biopaliva do velkých energetických bloků. Naopak někdy dochází k preferování „bio“ – paliva (například formou dotací na produkci elektrické energie) bez ohledu na míru využívání uhlíku v průběhu transformace v procesu konverze. Mimo jiné, právě v tomto kontextu se ukazuje jako jednou z vhodných možností využívání multipalivové základny pro stávající, případně nově koncipované energetické bloky větších výkonů. ? Zřejmě dominantní podíl by v této koncepci měla sehrát odpadní biomasa… ...resp. alternativní paliva, která nemohou být využívána jinde. V žádném případě by nemělo docházet k odčerpávání zdrojů biomasy pro malé energetické jednotky, například pro komunální sféru. Zde je nebezpečí, že při provozu lokálních topenišť by došlo k návratu k využívání méněhodnotných paliv. V současné době se potýkáme s nedostatkem biopaliv ve všech kvalitativních skupinách, popř. s upřednostňováním jednoho druhu energetických konverzí. Rovněž cesta k úpravám určitých druhů vedlejších produktů na „palivo“ nese sebou řadu problémů, i když je to cesta jak zabránit nárůstu ladem ležícího uhlíku. V poslední době je v centru pozornosti využívání alternativního paliva získaného z mechanicko – biologického zpracování (MBU) komunálních odpadů, zejména s ohledem na jeho dovoz ze zahraničí. Postupem doby bude docházet k tlaku na snižování podílu uhlíku ukládaného na skládky a je nutno tedy najít „alternativní“ cesty jeho využívání. Pokud však budeme využívat vytříděnou složku z této úpravy (MBU) v energetice je nutno mimo jiné počítat s dodatečnými náklady, například do dalších čisticích zařízení aj. Je to však jedna z cest jak velmi dobře zužitkovat uhlík, který by jinak, většinou bez užitku, v průběhu času přešel ve formě metanu do atmosféry (ze skládek). ? Již takto můžeme uspořit určitý podíl využívání fosilních paliv. Je třeba mít na paměti, že tlak na docilování co možná nejnižší míry zatěžování životního prostředí při produkci energií nese s sebou značné zvyšování ceny této energie, respektive – náklady jsou hrazeny všemi občany a je nutno zohlednit ekonomicko – ekologické optimum tohoto procesu. ? V poslední době se dostala do popředí problematika snižování emisí oxidu uhličitého, a to jak od zkoumání možnosti ukládání CO2 až po nalezení jiných cest vedoucích k jeho snižování. I to souvisí s úsporami. Mezi jednu z těchto cest lze jednoznačně zařadit zvyšování celkové energetické účinnosti energetických a technologických bloků. Velmi důležitou součástí tohoto procesu by mělo být hodnocení využívání uhlíku v celém jeho cyklu – produkce, transport, využití a uložení. V ČR jsou průmyslové podniky motivovány financemi (sankcemi nebo dotacemi) po dosažení co možná nejvyšší míry využívání uhlíku. Zde je však nutno vyžadovat, aby se tímto trendem řídila všechna zařízení produkující elektrickou nebo tepelnou energii bez ohledu na využívané palivo. ? Pane profesore, v mozaice možných úspor v energetice - s důrazem na efektivnost - přesuňme pozornost k průmyslu jako takovému. V průmyslové oblasti patří v celosvětovém průměru rozhodující spotřeba uhlí v energetice (62 %), následuje metalurgie (16 %) a cementárny (5 %). Vyjdeme – li od požadavku snižování emisí CO2, pak pro volbu energetických surovin platí jednoznačný postup založený na zvyšování podílu vodíku. Můžeme jej pro obě zmíněná odvětví, ale zejména pro metalurgii, charakterizovat v posloupnosti: koks - uhlí – uhlovodíky – vodík (s výrobou na bázi nukleární energie). V metalurgii, kde uhlí tvoří asi 60 % primárních energetických zdrojů transformovaných převážně na metalurgický koks, se pro ostatní energetické zdroje užívá název náhradní paliva. Tvoří je prachové uhlí, zemní plyn, těžké oleje, ale také hnědouhelné dehty, plasty, karbonský plyn apod. Nelze opomenout, že palivo (koks) v hutnických pochodech je nejen zdrojem energie (tepla), ale je také redukčním a nauhličovacím prostředkem. Často také vytváří prodyšnou kostru, nezbytnou pro účinný průběh procesů. Tyto funkce paliva jsou i v nových technologiích přímé či tavné redukce. Tzv. vodíkové technologie jsou dnes spíše v oblasti pilotních zařízení výzkumu a vývoje. Pro současnost z toho vyplývá, že vedle cesty injektování náhradních paliv je účinným řešením snižování spotřeby paliva v jednotlivých metalurgických procesech záměnou surovin i změnami technologických procesů ve výrobě. To se však mnohde neobejde bez modernizace výrobních zařízení … ? Paní profesorko, významnou kapitolou, těsně související s možnými úsporami v energetice, je využívání fosilních zdrojů. Ano, souvisí nejen se spotřebou v průmyslu, ale má svůj nezanedbatelný podíl i v komunální sféře. Vyjmenovávat možnosti úspor přímo v domácnostech by bylo nošením dříví do lesa. Přesvědčit lidi k těmto úsporám – a zde jsou značné rezervy – je věcí energetické politiky státu, promítnuté mimo jiné i v ekonomických argumentech. Vraťme se však k fosilním palivům. Význam jejich využívání vychází i ze skutečnosti, že Mezinárodní energetická agentura vypracovala materiál Perspektivy energetických technologií 2006 – Strategie a scénáře do roku 2050 v němž se jednoznačně ukazuje, že fosilní paliva si zachovají své postavení, přes nárůst produkované energie z jaderných elektráren. ? Výzkumný záměr „DeCOx Procesy ukázal tedy, že... ... požadavek na hospodárnost, vyšší efektivitu využívání energie při technologických konverzích, zejména v průmyslu, je naprosto oprávněný a vysoce aktuální. Neobejde se však bez úzkého propojení vědy, techniky ve výrobě, s odpovědným přístupem pracovníků na všech stupních výrobního i spotřebního procesu. Stručně řečeno – je to úkol stálý. OLDŘICH HOUŠKA