ENERGETICKÉ VYUŽITÍ ODPADŮ „iluze či realita ?!“ Od koncepčního řešení pro investiční záměry až po technologie a zařízení „šité na míru“ Petr Stehlík
Vysoké učení technické v Brně Ústav procesního a ekologického inženýrství
Energetické využití odpadů Co na to veřejnost?
Současné směry • Roztřídit a materiálově využít „co se dá“ • Spoluspalování (co-firing) neboli výroba „alternativních paliv“ • Přímé energetické využití odpadů (EVO) (Waste-to-Energy)
Většina odpadů je nezanedbatelným nositelem energie (tj. jsou výhřevné)!
Třídění • Nutně musí vycházet od občana. • Bude trvalý dlouhodobý zájem o vytříděné? • Ne vše lze recyklovat do nekonečna při nezměněných požadavcích na kvalitativní parametry výrobku. • Je nezbytné srovnávat celé životní cykly (má smysl materiálově využívat zamaštěný potištěný plastový obal?). Stává se, že část vytříděného odpadu se stejně spálí (různé plasty, PET láhve atd.).
Třídění Otázka k zamyšlení: Nebylo by lepší posunout se v hierarchii nakládání s odpady ještě „výše“ k předcházení vzniku a např. omezit používání obalů? Již jen v omezení velikosti obalu vůči množství komodity by se mohlo dosáhnout značných úspor.
Určitě třídit, ale jen to, co má smysl třídit (a důsledně !!!) ...
Spoluspalování • Nezbytný předpoklad veškerého spoluspalování je legislativní vyvedení „alternativních paliv“ mimo režim spoluspalování odpadů. • Zapojení dalšího prvku do řetězce využití odpadů – mechanicko-biologická úprava (MBÚ). • Při výrobě paliva z SKO vznikají další množstevně podstatné výstupy, pro které není využití - podsítná frakce obsahující drtivou část biodegradabilního odpadu. Uplatnění lehké frakce z MBÚ v:
kovy
0,01 t
SKO
podsítná frakce
1t
0,45 t MECHANICKÁ ČÁST
(BRKO)
těžká frakce
lehká frakce
0,14 t
0,40 t (TAP)
• cementárnách • elektrárnách a teplárnách se základním fosilním palivem • speciálně stavěných zařízeních k tomuto účelu – „monospalovnách“
Spoluspalování Vlastnosti lze ovlivnit technologickým složením mechanické části MBÚ. To je však zpravidla spojeno se zvýšenými investičními a provozními náklady navíc za cenu vyloučení většího množství odpadu z „TAP“.
Hodnotí se zejména • granulometrie • obsah chlóru (svázán s PVC) a rtuti • výhřevnost
Problematické složky v SKO jsou vázány na energeticky hodnotné složky obdobný systém čištění spalin jako u ZEVO (při současné legislativě)
Přímé energetické využití • možnost přímé vazby na teplárenství • přímá náhrada fosilních paliv • příležitost v unikátně rozvinutém systému CZT v ČR Legenda: Existující spalovny Možné budoucí spalovny Kapacity spoluspalování odpadů
Rozpracování výstupů studie pro MPO z roku 2011 „Optimální nastavení výše podpory výroby elektřiny z odpadu ve vztahu k ceně elektřiny pro spotřebitele“ a následná studie ve vazbě na zákaz skládkování z roku 2013 (EVECO Brno + VUT v Brně) – podklady pro SEK
Kdo je to? a) Vynálezce zařízení EVO b) Investor prvního zařízení c) Básník, prozaik, novinář a kritik Nápověda:
Přímé energetické využití ZEVO Unikátní systém pro modelování a analýzy NERUDA
• Optimalizace kapacitního řešení pro jednotlivé projekty • Vyhodnocení dostupnosti odpadu (konkurence, svozové vzdálenosti, náklady na dopravu) • Hodnocení udržitelnosti (rizikovosti) jednotlivých projektů • Podmínky, za kterých jsou jednotlivé projekty realizovatelné (např. výše skládkovacího poplatku)
Vzájemné interakce mezi projekty, nejistý vývoj pro ekonomiku podstatných parametrů v budoucnu intuicí obtížně řešitelné
Svozová optimalizační úloha Výpočtový systém NERUDA
Cena uhlí
Legislativa
Teplárny
cena tepla
cena LF
EVO MBÚ cena na bráně MBÚ (min…max)
Svozová úloha
cena na bráně EVO (min…max)
EVO (WtE) = energetické využití odpadů (spalovny) MBÚ = mechanicko-biologická úprava LF = lehká frakce
Skládky cena na bráně skládky (min….max)
Možnosti systému Vizualizace výsledků (svozové oblasti, zatížení dopravní infrastruktury) Kapacita zařízení [kt/y]
Výhled po roce 2020
Transport odpadu [kt/y]
Produkce odpadu [kt/y]
Situace vychází z výsledků studie pro MPO z roku 2011
Jednotky velkých nebo malých kapacit?
Analýza říká, že i jednotky malých kapacit jsou s uvážením celkových měrných nákladů životaschopné!
Řídicí systém „Mikroregion“
Základní otázky Existuje odbyt všech produktů v průběhu celého roku? Je případně možné zajistit jejich odbyt budoucím opatřením či dlouhodobou smlouvou? • druhotné suroviny (mj. papír, plasty, sklo) • alternativní paliva na bázi plastů, papíru, dřeva • kompost a digestát
Základní otázky … a především pak: Je zájem vyrábět a prodávat elektrickou energii, spolu s maximálním využitím přebytečného odpadního tepla pro vytápění a přípravu teplé užitkové vody v mikroregionu?
Jednotky menších kapacit s technologií EVECO Brno Orientační parametry
•
roční kapacita 10 kt odpadů (odpovídá cca 1 200 kg/h při 8 000 h/r)
•
jmenovitý výkon kotle cca 3 MW
•
pára 4,5 t/h, 13 bar(g), 220 °C
•
elektrický výkon cca 200 kW
•
tepelný výkon cca 2500 kW
Jednotky menších kapacit Technologická koncepce
Jednotky menších kapacit Vizualizace
Jednotky menších kapacit 4D filtrace
1D – DeDusting filtrace TZL 2D – DrySorption neutralizace kyselých složek (SO2, HCl, HF, část. NOx) 3D – DeDiox katalytický rozklad PCDD/F 4D – DeNOx SCR NOx
Realizace
Jednotky menších kapacit Uplatnění
•
mikroregiony s počtem obyvatel okolo 25 tisíc
•
menší a střední průmysl – výrobní podniky (elektrická energie, vytápění, technologická pára, výroba chladu)
•
vytápění obytné zástavby a veřejných budov
Jednotky menších kapacit Výhody a shrnutí
•
významný přispěvek k energetické soběstačnosti
•
energetické využití odpadů v místě jejich vzniku
•
spolehlivá, účinná a relativně jednoduchá technologie
•
technicko-ekonomicky vyvážené řešení
Výstavba moderní technologické jednotky pro energetické využití dřevního odpadu
Závěr Určitě třídit, ale jen to, co má smysl třídit. Spoluspalování ano, ale pouze doplňkově v lokalitách s dlouhodobým jistým odběrem LF bez ústupu od požadavků na ochranu životního prostředí. Přímé energetické využití odpadů jednoznačně, zejména v přímé vazbě na teplárenství, přesněji řečeno, na současné CZT a tedy důrazem na produkci tepelné energie.
Závěr • Účinné využití moderních výpočtových nástrojů pro efektivní energetiku (v kombinaci s praktickými zkušenostmi a potřebným „know-how“) • Komplexní řešení = koncepce + detailní řešení • Využití osvědčeného přístupu – řešení „šité na míru“ • Otevřenost zvolených postupů pro modifikace dle potřeb budoucích uživatelů
