Přechod z autobusové dopravy na dopravu trolejbusovou a jeho vliv na životní prostředí

Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice

II. ročník (obor TŘD), st. skupina 24 Kozel Michal, Šmíd Roman pracovní skupina 2

Semestrální práce z předmětu Životní prostředí

Název práce

Přechod z autobusové dopravy na dopravu trolejbusovou a jeho vliv na životní prostředí.

Prohlášení Prohlašuji, že předložená práce je naším původním autorským dílem, které jsme vypracovali samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsme při zpracování čerpali, v práci řádně citujeme.

2

Anotace V práci je zmiňována historie a současnost městské hromadné dopravy a informace o nejčastěji používaných hromadných dopravních prostředcích. Dále je rozebráno získávání a úprava paliva pro autobusy a získávání elektrické energie pro trolejbusy a porovnání jejich provozu s přihlédnutím k ekologickým a ekonomickým souvislostem. Klíčová slova autobus trolejbus zpracování nafty bionafta elektrárna fosilní paliva emise

3

Obsah 1. ÚVOD .................................................................................................................................... 5 2. VÝVOJ MHD ....................................................................................................................... 6 2.1. Historický vývoj MHD v Pardubicích .................................................................................................... 6

3. SPECIFIKA TROLEJBUSOVÉ DOPRAVY.................................................................... 8 4. SPECIFIKA AUTOBUSOVÉ DOPRAVY ...................................................................... 10 5. ZDROJE ENERGIE PRO POHON AUTOBUSŮ A TROLEJBUSŮ .......................... 11 5.1. Paliva pro autobusy................................................................................................................................ 11 5.1.1. Zpracování ropy............................................................................................................................... 11 5.1.2. Motorová nafta................................................................................................................................. 11 5.1.3. Bionafta............................................................................................................................................ 12 5.1.4. Srovnání motorové nafty a bionafty................................................................................................. 12 5.2. Zdroje energie pro trolejbusy................................................................................................................ 13 5.2.1. Uhelné elektrárny............................................................................................................................. 13 5.2.2. Elektrárny na kapalná paliva............................................................................................................ 15 5.2.3. Plynové elektrárny ........................................................................................................................... 15 5.2.4. Jaderné elektrárny ............................................................................................................................ 15 5.2.5. Vodní elektrárny .............................................................................................................................. 16 5.2.6. Větrné elektrárny ............................................................................................................................. 17 5.2.7. Sluneční elektrárny .......................................................................................................................... 18 5.2.8. Rozvody elektrické energie.............................................................................................................. 18 5.2.9. Srovnání jednotlivých typů elektráren ............................................................................................. 18

6. POROVNÁNÍ EKOLOGICKÉ ZÁTĚŽE PŘI POUŽITÍ NAFT A ELEKTŘINY V PROVOZU MĚSTSKÉ HROMADNÉ DOPRAVY.................................................... 23 7. ZÁVĚR................................................................................................................................ 25

4

1. Úvod Autobusová a trolejbusová doprava a vůbec městská hromadná doprava jako celek je nepostradatelnou součástí dopravy ve větších městech. Když pomineme metro, které je provozováno převážně ve městech nad jeden milion obyvatel, a tramvajovou dopravu, jsou nejpoužívanějšími hromadnými dopravními prostředky autobusy a trolejbusy. V naší práci se zaměřujeme zejména na problematiku městské hromadné dopravy, na srovnání autobusů a trolejbusů, a vlivu jejich provozu na životní prostředí.

5

2. Vývoj MHD Chceme-li se podívat do úplných začátku MHD, začneme v Paříži. Zde za vlády Ludvíka XIV. jezdívaly v tehdejších ulicích vetší nájemné kočáry, nazývané fiakry. Veřejnou dopravu zabezpečovaly až do poloviny 18. století těžké formanské vozy, které byly později nahrazeny poštovními dostavníky jezdícími podle jízdního rádu. Zhruba o 100 let později, roku 1827, se ve Francii a Anglii zaváděly vozy tažené koňmi pro 18-20 cestujících, nazývané omnibusy. Poslední omnibus přestal v Londýne jezdit až roku 1914. V té době se již v evropských i severoamerických velkoměstech přeneslo těžiště dopravy na kolejové dopravní prostředky. První koňské tramvaje se navzdory protestům drožkářů objevily téměř současně v New Yorku, Bostonu a Londýne. Ve Velké Británii postavil první koňskou tramvaj americký inženýr G. F. Train v roce 1864. Vozy se konstruovaly s nástavbou na střeše, kam cestující vystupovali po spirálovitém schodišti. Kolejnice uložené na trámech sice zaručovaly klidnou a méně hlučnou jízdu, ale kůň urazil denně maximálně 20 km a nejdéle po hodině musel být vyměněn, aby si odpočinul. Nevýhodami koňské dráhy byla nízká rychlost, která nepřekročila 10 km/h a nutnost neustálého čištění tratě. Z toho důvodu se velmi rychle rozšířily především v USA tzv. kabelové dráhy, které do Evropy v podstatě nepronikly. Principem tohoto dopravního systému bylo ocelové lano, které obíhalo v kanálu mezi kolejnicemi. Řidic pak prostrčil úzkým zářezem v podlaze vozu do kanálu záchytné kleštiny, které uchopily lano. Lanem poháněný vůz se pohyboval rychlostí 9-12 km/h. Nevýhodami byla krátká životnost lan a zanášení kanálu blátem. V letech 1870-1890 se objevily předchůdkyně elektrických tramvají, parní a benzínové tramvaje. Jejich těžké vozy, hluk a kouř se však nehodily do života mest, a tak elektřina i přes počáteční obtíže v tramvajové dopravě brzy zvítězila. Elektrické tramvaje se zrodily z výstavní atrakce na průmyslové výstavě v Berlíně roku 1879. Zde továrník Verner Siemens předvedl elektrický dopravní prostředek a roku 1881 i první veřejnou elektrickou trať. Tramvaj neměla trolej, ale odebírala proud o napětí 110 V z kolejnic. Jediným, ale velkým nedostatkem bylo nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Autobusová doprava se na nekvalitních městských komunikacích nemohla dlouhou dobu prosadit. Teprve roku 1910, kdy kola s gumovými obručemi byla nahrazena koly s pneumatikami, se výrazněji rozšířila. Vozy měly zpočátku zadní nástupní plošinu a na stranách dřevené roštové plošiny na zavazadla. Nadále se však nepřestávalo usilovat o zlepšení kvality dopravy a čisté dopravní prostředky. Tato snaha, ale též i ekologicky naléhavé podmínky, zejména odstraňování hluku, vedly ve městech ke vzniku trolejbusové dopravy. První trolejbusy začaly jezdit na počátku minulého našeho století v Anglii.

2.1. Historický vývoj MHD v Pardubicích Dnes projíždějí ulicemi Pardubic denně tisíce motorových vozidel. Nedovedeme si představit, že na začátku minulého století byl automobil ve městě vzácnou podívanou. Majitelem prvního motorového vozidla v Pardubicích byl patrně místní zámožný občan baron Arthur Kraus, který kolem roku 1895 zakoupil motocykl značky Hildebrant & Volf. Růst měst a rozvoj komunikací společně s hodně diskutovaným problémem místní dopravy dal již před více než šedesáti lety vzniknout i autobusové dopravě. První

6

autobus v Pardubicích jezdil na trase Pardubice - Lázně Bohdaneč od roku 1901. Autobus byl schopen přepravit deset až dvanáct osob včetně zavazadel a trať mezi oběma městy urazil asi za patnáct minut. O rok později jezdil mezi Pardubicemi a Lázněmi Bohdaneč v té době „ohromný“ automobil s nápisem „Lázně Bohdaneč“. Automobil byl vyroben u firmy Daimler, převezl najednou až dvacet šest osob a dosahoval rychlosti patnáct kilometrů za hodinu. Nová éra v dějinách pardubické dopravy začala zřízením prvních autobusových linek. Roku 1950 byl založen Dopravní komunální podnik města Pardubic s koncesí budovat a provozovat pouliční dráhy po dobu devadesáti let. Téhož roku podnik zahájil provoz první autobusové linky. Linka vedla z Jesničánek k nemocnici kolem starého nádraží. O rok později jezdily autobusy na Slovany a do Svítkova a v roce 1953 na Židov. Roku 1952 vyjeli první trolejbusy na lince od starého nádraží do Semtína a Lázní Bohdaneč. V šedesátých letech měli na vedení jednotlivých linek zásadní vliv stavby nových nadjezdů u nemocnice, u svaté Trojice a u Doubravic, dále nový podjezd u svaté Anny a předláždění několika ulic. I přesto, že podíl autobusové dopravy stoupal, podařilo se v rozporu se světovým trendem trolejbusovou dopravu nejen zachovat, ale i rozšířit o nové tratě. V sedmdesátých letech vznikala nová sídliště (Polabiny, Dubina), do kterých byly zaváděny jen autobusové linky, totéž se týkalo i přilehlých obcí Černá za Bory, Mnětice a Staré Čivice. V roce 1996 začal dopravní podnik uvažovat o zrušení trolejbusové dopravy, ovšem o rok později bylo rozhodnuto, že trolejbusy budou v Pardubicích zachovány. Od založení dopravního podniku v roce 1950 se postupně zlepšovala úroveň poskytovaných služeb, ale i počty vozidel zajišťující přepravu obyvatel města. V roce 1960 vlastnil tehdejší dopravní podnik šestnáct autobusů a třicet pět trolejbusů. V roce 1965 to bylo dvacet osm autobusů a čtyřicet osm trolejbusů. V roce 1990 disponoval dopravní podnik celkem sto šesti autobusy a čtyřiceti devíti trolejbusy. Vozový park v roce 1995 čítal padesát pět trolejbusů a sedmdesát tři autobusů. V roce 2002 se dopravní podnik rozhodl pro zavedení trolejbusové dopravy na sídliště Dubina. Občanská sdružení a obyvatelé tomuto projektu vytýkali nedostatečné řešení celkové koncepce dopravy na sídlišti Dubina a celkové zpomalení dopravy na tomto úseky. I přes ujištění dopravního podniku, že ke zpomalení dopravy nedojde, došlo k prodloužení intervalů v určitých časových pásmech.

7

3. Specifika trolejbusové dopravy Nesporným kladem trolejbusové dopravy je uvolňování nulových zplodin při provozu a tím přispění k čistotě ovzduší ve městech, a také jejich provoz, který je levnější než provoz autobusů. K nevýhodám patří neestetičnost trolejového vedení a nutnost průjezdu křižovatkami rychlostí nižší než 40 km/h, a to z důvodu konstrukční rychlosti výhybek. U nás používané trolejbusy používají pro pohon převážně napětí 600 V. Používáno je výhradně stejnosměrné napětí. Existují dva způsoby regulace výkonu. Reostatová a tyristorová. Reostatová je velmi ztrátová, protože trolejbus ovlivňuje výkon motoru tím, že sníží napětí a přebytek energie je přeměněn na teplo v rezistorech. Tyristorová regulace, která je dnes využívaná, je téměř bezeztrátová regulace výkonu. Polovodičová součástka tyristor reguluje výkon vysíláním jednotlivých pulsů s takovou frekvencí, jaký výkon je v tu chvíli požadován. Výkon motorů trolejbusů se zvyšoval s tím, jak se zvyšovala jejich konstrukční rychlost. První trolejbusy, ještě s vozíčkovým sběračem proudu, měly výkon necelých 20 kW, dnešní trolejbusy mají výkon od 100 kW do 160 kW. Takový výkon se může zdát oproti výkonům běžných naftových motorů autobusů poměrně malý (např. Škoda 21 Ab má výkon 161 kW nebo Renault Citibus 188 kW). U spalovacích motorů je však udávaný výkon výkonem špičkovým, který je maximální a lze ho dosáhnout pouze krátce, zato u elektromotorů je udáván tzv. výkon stálý, tedy ten, se kterým může elektromotor pracovat po dlouhou dobu. Po krátkou dobu, například při akceleraci, může být výkon zvýšen téměř dvojnásobně. Trolejbus Škoda 14 Tr M Modernizovaný trolejbus Škoda 14 Tr M je dvounápravový třídveřový vůz.Vychází z osvědčeného a spolehlivého typu trolejbusu Škoda 14 Tr. S ohledem na stále se zvyšující nároky na kvalitu přepravy osob v městské hromadné dopravě byla upravena přední a zadní stěna vozu pro umístění elektronického informačního systému. Interiér vozu je připraven pro alternativní zástavbu sedadel různých typů dle přání zákazníka. Provedení podlahy je rovněž nabízeno v několika variantách. Uvedené úpravy přispěly k modernímu vzhledu a vysoké užitné hodnotě vozu [11]. Základní technická data trolejbusu Škoda 14 Tr M jsou uvedena v tabulce 1.

8

délka šířka výška pohotovostní hmotnost celková hmotnost výkon motoru jmenovité napětí počet sedících cestujících (dle varianty) maximální obsazení maximální rychlost stoupavost vozu při celkové hmotnosti (trvalá jízda - bez časového omezení) maximální stoupání pro rozjezd vozu

11 340 mm 2 500 mm 3 410 mm 10 000 kg 16 000 kg 100 kW 600 V 24 až 42 osob 100 osob 65 km/h 6% 12 %

Tabulka 1 – Základní technická data trolejbusu Škoda 14 Tr M [11].

Trolejbus Škoda 21 Tr Trolejbus je koncipován jako nízkopodlažní s úrovní podlahy 360 mm a v přední části vozu s nástupní výškou 340 mm. V zadní části vozu je úroveň podlahy 560 mm. Nástupní výšku může řidič v případě potřeby ještě snížit pomocí takzvaného "kneelingu", při kterém pravá strana vozu poklesne ve stanici o dalších 60 mm, čímž se nástupní výška sníží na 280 mm. Vůz může být na přání zákazníka vybaven nájezdovou plošinou [11]. Základní technická data trolejbusu Škoda 21 Tr jsou uvedena v tabulce 2. délka šířka výška pohotovostní hmotnost celková hmotnost výkon motoru jmenovité napětí počet sedících cestujících maximální obsazení maximální rychlost stoupavost vozu při celkové hmotnosti (trvalá jízda - bez časového omezení) maximální stoupání pro rozjezd vozu

11 560 mm 2 500 mm 3 364 mm 11 000 kg 16 000 kg 140 kW 600 V 27 osob 85 osob 70 km/h 7% 12 %

Tabulka 2 – Základní technická data trolejbusu Škoda 21 Tr [11].

9

4. Specifika autobusové dopravy V posledních letech vyřadily z velké části z provozu téměř všechny dopravní podniky nejstarší typy městských autobusů, a provozovány jsou ve velkém množství vozy Karosa řady B 9xx a 7xx a nejnovější nízkopodlažní autobusy Karosa Renault City bus a Škoda 21 Ab. Vozy Karosa řady B 9xx a 7xx se liší především vnitřním uspořádání sedaček a výbavou. Autobus Karosa B 952. Městský autobus Karosa B 952 patří k autobusů určeným k přepravě osob ve městech a přidružených aglomeracích. Možnost výběru variantních řešení počtu sedadel cestujících a provedení převodové skříně umožňuje provozovatelům autobusů volbu vhodného modelu pro konkrétní místní podmínky. Pracoviště řidiče je standardně vybaveno sedadlem s podélným a výškovým nastavením. Cestující mohou do vozu nastupovat pneumaticky ovládanými předními, středními a zadními dveřmi. Základní technické údaje o autobusu Karosa B 952 jsou uvedeny v tabulce 3. délka šířka výška nejmenší světlá výška pohotovostní hmotnost celková hmotnost počet míst k sezení maximální obsazení

11 320 mm 2 500 mm 3 165 mm 200 mm 9 820 kg 17 800 kg 31 osob 99 osob

Tabulka 3 – Základní technické údaje o autobusu Karosa B 952 [1].

Autobus Škoda 21 Ab Autobus Škoda 21 Ab je nízkopodlažní vůz určený především pro provoz v centrech městech. Výška podlahy je 360 mm nad vozovkou v přední a střední části, to umožňuje cestujícím velmi pohodlný a rychlý nástup i výstup bez schodů. Skloněním pravé části autobusu ve stanici lze snížit nástupní výšku až na 270 mm. Vůz může být na přání zákazníka vybaven nájezdovou plošinou. Základní technické informace o autobusu Škoda 21 Ab jsou uvedeny v tabulce 4. délka šířka výška šířka dveří pohotovostní hmotnost celková hmotnost počet míst k sezení maximální obsazení maximální rychlost stoupavost (při 10 km/h)

11 560 mm 2 500 mm 2 823 mm 1 360 mm 9 600 kg 16 000 kg 26 osob 91 osob 76 km/h 17 %

Tabulka 4 – Základní technické informace o autobusu Škoda 21 Ab [1].

10

5. Zdroje energie pro pohon autobusů a trolejbusů 5.1. Paliva pro autobusy Pro autobusovou dopravu provozovanou ve městech za účelem přepravy osob jsou jako palivo používána nafta, a to buď motorová nafta nebo bionafta. Dalším použitelným palivem je stlačený propan-butan. Tato možnost je však zatím málo využívána. 5.1.1. Zpracování ropy Nafta je vyráběna v rafinériích z ropy. Ropa vznikla rozkladem drobných mořských rostlin a živočichů, na které milióny let působil vysoký tlak a teplota. Ložiska ropy se nacházejí jak na pevnině, tak na mořském dně. Vytěžená ropa obsahuje spoustu nežádoucích příměsí, které je třeba odstranit ještě před její dopravou do rafinérie. Jde především o odplynění a odstranění kalů, solí, vody a pevných částic. Dále je ropa dopravena do rafinérie. Při přepravě ropy se používají tři základní způsoby. Jsou to ropovody, lodní a pozemní doprava. Ropovody slouží k dopravě ropy z ropných polí do přístavů či rafinérií. Jde o ocelovou rouru o průměru 500 – 800 mm, která se spojuje svařováním. Ropa se zde pohybuje rychlostí několika kilometrů za hodinu. Lodní doprava je druhým nejdůležitějším způsobem dopravy. Používají se tzv. tankové lodě – tankery či obří supertankery s výtlakem větším než 300 000 tun. Problémy nastanou při haváriích těchto lodí. Ačkoli jsou nádrže rozděleny přepážkami a při havárii nedojde k úniku celého nákladu, jedná se přesto o obrovskou ekologickou katastrofu, při které je ohroženo velké množství mořských rostlin a živočichů. Posledním typem dopravy je doprava silničními a železničními dopravnímy prostředky. Pro menší množství a kratší vzdálenosti je to nejekonomičtější způsob dopravy. Po dopravě ropy přichází na řadu tzv. primární zpracování ropy. Je to takové zpracování, při němž se nemění chemická podstata zpracovávaných látek. Patří sem destilace ropy, rafinace ropných produktů, odparafinování a odasfaltování. Po tomto přichází na řadu sekundární procesy, při nichž se mění chemická podstata ropných látek. Při destilačním zpracování ropy se využívá rozdílných teplot varu jednotlivých složek tvořících ropu. V tabulce 5 jsou uvedeny teploty varu hlavních destilačních podílů. benzínová frakce petrolejová frakce plynový olej I

35-180 ºC 180-280 ºC 200-320 ºC

plynový olej II lehký topný olej zbytek (mazut)

280-320 ºC 360-400 ºC >400 ºC

Tabulka 5 – Teploty varu hlavních destilačních podílů ropy [8].

5.1.2. Motorová nafta Motorová nafta je kapalná směs dvou destilačních frakcí ropy (plynového oleje a petroleje). Obsahuje uhlovodíky C12 až C24 a její destilační rozmezí se pohybuje v rozmezí 150-360 ºC, její hustota v intervalu 805-850 kg/m3. Dalšími přísadami přidávanými do nafty jsou antioxydanty a deaktivátory kovů, detergenty, depresanty a zvyšovače mazivosti. Nafta se používá jako palivo do vznětových dieselových motorů. Zápalnost nafty je dána jejím chemickým složením. Nejlépe se vzněcují n-alkany, nejhůř aromatické uhlovodíky. Pro posouzení zápalnosti motorové nafty se zavedlo tzv. cetanové číslo. U běžně vyráběné nafty se cetanové číslo pohybuje okolo hodnoty 45. Při přípravě motorové nafty záleží na tom, jestli

11

se připravuje tzv. letní nafta nebo zimní nafta. Letní nafta má bod tuhnutí -4 ºC, zimní nafta -22 ºC. Existují také nafty určené pro extrémně nízké teploty, které mají bod tuhnutí -30, -35, i -45 ºC. Elementární složení nafty je: uhlík 86,5-87 %, vodík 13 %, síra <0,15 %. 5.1.3. Bionafta Bionafta je další možné palivo používané pro pohon autobusů. Je to řídká olejovitá kapalina charakteristické vůně po rostlinném oleji a je biologicky velmi dobře odbouratelná. Je neomezeně mísitelná s motorovou naftou, netoxická, neobsahuje žádné těžké kovy ani žádné zdravý škodlivé látky . Bionafta se skládá z: a) methylesterů mastných kyselin řepkového oleje, kterých obsahuje min. 98 %. b) volných mastných kyselin řepkového oleje a mono-, di- a triglyceridů mastných kyselin řepkového oleje, kterých obsahuje max. 0,3 %. c) volného glycerínu, jehož obsah je limitován 0,3 %. d) methanolu, kterého může být max. 0,3 %. Surový řepkový olej se získává lisováním semen řepky olejné. Výlisky obsahují přes 10 % oleje, který se z nich vyextrahuje směsí hexanu a izohexanu. Olej z lisování i výlisků se hydratuje a odstřeďováním se z něj oddělí část nežádoucích látek, jako jsou lecitiny nebo kefaliny. Pomocí přesně vypočteného množství NaOH se neutralizují volné kyseliny. Jinak by mohlo dojít ke zmýdelnění. Další čištění oleje se provádí bělícími adsorpčními hlinkami. Neutrální a vybělené oleje mývají nepříjemnou chuť a vůni, způsobenou uhlovodíky, aldehydy, ketony, silicemi aj., a proto se dočišťují dezodorací, jenž spočívá v prohánění vodní parou za sníženého tlaku. Rafinovaný olej se odvádí na reesterifikaci. Vyextrahované šroty se zužitkovávají jako krmiva, protože obsahují velké množství lehce stravitelných živin [8]. 5.1.4. Srovnání motorové nafty a bionafty Hlavní rozdíl mezi motorovou naftou a bionaftou je v biologické rozložitelnosti bionafty. Bionafta je dobře biologicky odbouratelná, jak to znázorňuje graf 1, na kterém je zobrazeno porovnání biologické rozložitelnosti motorové nafty a bionafty. Na ose x jsou vyneseny dny, za které probíhá rozklad. Na ose y jsou vyneseny mg rozložené látky. Biologickou rozložitelností se rozumí počet dní, za něž se rozloží 98 % látky. bionafta

motorová nafta

70 60

mg/l

50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50 dny

60

70

80

Graf 1 – Biologická rozložitelnost nafty a bionafty [8].

Jak vyplývá z grafu 1, je rozložitelnost bionafty pouhých 21 dní.

12

90

100

Bionafta má také mnohem lepší vztah k tvorbě tzv. skleníkového efektu. To vyplývá z obnovitelného charakteru vlastní suroviny. Bilanční vztah spotřeby a tvorby skleníkových plynů je v celém cyklu od vypěstování řepky olejné až po spálení v motoru je vyrovnaný. Složení emisí ve výfukových plynech vznětových motorů je u bionafty příznivější než u motorové nafty. Kouřivost i obsah aromatických uhlovodíků je zhruba poloviční, u aldehydů je asi 60 %. Obsah SO2 je zanedbatelný. Množství škodlivin uvolňovaných při spalování bionafty a motorové nafty je uvedeno v grafu 2. motorová nafta

%

bionafta

100 80 60 40 20 0 NO2

CO2

CO

saze

SO2

aldehydy

aromat. uhlov.

Graf 2 – Množství škodlivin uvolňovaných při spalování nafty a bionafty [8].

U bionafty se při provozu objevují i negativní vlivy. Je-li vznětový motor poháněn bionaftou, dohází k naředění motorového oleje, který ztrácí mazací schopnost. To je třeba řešit častější výměnou oleje nebo použitím speciálních motorových olejů. Další nevýhodou bionafty je vyšší agresivita vůči běžným pryžím, nátěrovým hmotám a lakům. Nižší výhřevnost bionafty asi o 12 % způsobí snížení výkonu motoru asi o 3-5 %. Bionafta také není celoroční pohonná hmota, protože při teplotě okolo -5 ºC se začnou vylučovat nízkotuhnoucí estery kyseliny palmitové a stearové, proto je ji třeba v zimě aditivovat. Přes všechny tyto nevýhody vychází bionafta v porovnání s motorovou naftou mnohem lépe z pohledu znečišťování životního prostředí. Bionaftu je vhodné používat u vodní dopravy, v zemědělství, v lesnictví a v městské hromadné dopravě, a to hlavně z důvodu nízké emise škodlivin a poměrně rychlé odbouratelnosti bionafty.

5.2. Zdroje energie pro trolejbusy Z historických důvodů jsou trolejbusy v České republice, ale i jinde ve světe napájeny stejnosměrným napětím. Existují dva hlavní zdroje stejnosměrného napětí: baterie či akumulátory nebo usměrněné napětí z napětí střídavého. Vzhledem k tomu, že provoz trolejbusů vyžaduje velké množství elektrické energie, je technicky nemožné používat akumulátory. Elektrická energie je vyráběna v elektrárnách. 5.2.1. Uhelné elektrárny Uhlí, používané jako palivo pro uhelné elektrárny, se těží dvěma způsoby. Jde buď o povrchové nebo o hlubinné doly. Elektrárny spalující uhlí jsou u nás nejrozšířenější. Princip jejich funkce spočívá v tom, že je v kotli spalováno uhlí. Horké plyny přehřívají vodní páru, která je přiváděna na lopatky turbíny spojené s rotorem turbogenerátoru. Předností energetického spalování uhlí je několik. Za prvé je to dostatek zdrojů paliva na několik století (v České republice jen na několik desetiletí). Další výhodou je dostatečně 13

známá, vyvinutá a prověřená technologie a přijatelná cena vyrobené elektřiny (nízká investiční složka a přijatelná cena za palivo). Nedostatky spalování uhlí: Zdroje uhlí nejsou rozloženy rovnoměrně a někdy se nacházejí příliš daleko od místa spotřeby, manipulace s tuhými palivy a jejich doprava jsou náročné a v neposlední řadě je velkou nevýhodou používání uhlí k výrobě elektřiny i nízká energetická účinnost procesu spalování (asi 40 %). Vliv spalování uhlí na životní prostředí je hlavně v tom, že dochází ke zvyšování koncentrace CO2, SO2 a NOX. Dále jsou do ovzduší uvolňovány radioizotopy, těžké kovy, popílek (jemné částice popela vznikající při spalování uhlí v kotelních zařízeních unikají se spalinami do ovzduší) aj. Také dochází k devastaci okolní krajiny a zatěžování okolního prostředí odpadním teplem, které se při transformaci energie ztrácí. Některé tepelné elektrárny fungující v České republice jsou uvedeny v tabulce 6. Elektrárna

Uvedení do provozu

Uhelná elektrárna Dětmarovice

1975-1976

4x200MW

černé uhlí

Uhelná elektrárna Chvaletice Uhelná elektrárna Prunéřov

4x200MW 4x110MW 5x210MW 3x200MW 2x200MW 272MW 165MW

hnědé uhlí hnědé uhlí

Uhelná elektrárna Tisová Uhelná elektrárna Poříčí

1977-1978 1967-1968 1981-1982 1970-1971 1977 1952 1996-1998

hnědé uhlí černé uhlí

Uhelná elektrárna Mělník I Uhelná elektrárna Mělník II Uhelná elektrárna Tušimice

1960-1961 1971 1974-1975

6x55MW 4x110MW 4x200MW

hnědé uhlí hnědé uhlí hnědé uhlí

Uhelná elektrárna Počerady

Instalovaný výkon

Druh paliva

Dodávka tepla Vytápění přilehlých aglomerací Horká vody pro Chvaletice Vytápění přilehlých aglomerací

hnědé uhlí Vytápění Sokolova Vytápění přilehlých aglomerací

Vytápění přilehlých aglomerací

Tabulka 6 – Některé tepelné elektrárny v provozu v ČR [4].

Teplo spalin, které vznikají při spalování uhlí, se používá k ohřevu pracovní látky (vodní páry). Po ochlazení a vyčištění se spaliny vypouštějí komínem do ovzduší. V tabulce 7 jsou uvedeny parametry spalin před odsířením. Konkrétně se jedná o jeden blok (200MW) elektrárny Tušimice. Celkové množství spalin = 1 milión t/h

SO2 NOX popílek

4,5 t/h 0,4 t/h 20 t/h

Tabulka 7 – Parametry spalin před odsířením [4].

Protože oxidy síry a dusíku představují vážné ohrožení životního prostředí, snažíme se tyto emise co nejvíce snížit. Existuje několik možností: změnou paliva (např.: použití zemního plynu), odsiřováním paliva, změnou spalovacího procesu nebo dodatečným odsířením spalin. Snížení koncentrace oxidů dusíku ve spalinách se v současné době dosahuje především elektronickým řízením spalovacího procesu a úpravou hořáků. Při odsiřování spalin se do 14

proudu spalin přivádí vhodná absorpční látka vázající síru (např.: vápno, magnezit, dolomit, aj.). Vzniklé sloučeniny síry se pak ze spalin odstraňují. V současné době se používají i jiné metody, např. suchá vápencová metoda. Využívají se také kombinované metody odsiřování a denitrifikace. 5.2.2. Elektrárny na kapalná paliva Dalším typem elektrárny, v ČR ne příliš využívaným, je elektrárna na topný olej. Princip fungování je velmi podobný jako v uhelných elektrárnách, s tím rozdílem, že místo uhlí je spalován topný olej. Předností těchto elektráren je relativně snadná manipulace a doprava paliva (potrubní systémy a tankery) a přijatelná cena vyrobené elektřiny (nízká počáteční investice, vysoká cena paliva). Nedostatkem použití těchto typů elektráren je především nízká účinnost přeměny energie (stejně jako u uhlí asi 40 %). Ekologické problémy při spalování topných olejů jsou především ve vysokých emisích CO2 (i když nižších než u uhlí), dále zvyšování koncentrace SO2 (zvláště obsahuje-li ropa velké množství síry). 5.2.3. Plynové elektrárny Dalším typem elektráren na fosilní paliva jsou plynové elektrárny. Ty jsou podobné elektrárnám na kapalná paliva, a to co se týče konstrukce i ekologické zátěže, pouze je jako palivo je používán plyn. 5.2.4. Jaderné elektrárny Princip výroby elektrické energie je v jaderném procesu. Jaderný proces je děj, kdy při vzájemné reakci dvou jaderních částic vznikají jiné částice. Při reakci těchto dvou částic se uvolňuje energie vazebních sil atomového jádra. Tato energie je využívána stejně jako u uhelných elektráren k přehřátí páry, která roztáčí turbínu. V jaderných elektrárnách se jako palivo používá uran obohacený izotopem uranu 235U. Podle stupně obohacení rozlišujeme čtyři druhy uranu: a) přírodní uran 0,71 %obj. 235U b) slabě obohacený uran 1-5 %obj. 235U c) středně obohacený uran 5-20 %obj. 235U d) silně obohacený uran >20 %obj. 235U V jaderné elektrárně Temelín se používá přírodní uran s příměsí 5,0 % 235U, v Dukovanech 3,6 % 235U. Jaderné palivo se skládá do palivových kazet. V kazetě jsou uloženy palivové proutky. Celkové množství paliva použité v elektrárně Temelín je 42 tun, v Dukovanech 92 tun. Jaderná elektrárna Temelín byla původně projektována pro čtyři bloky a ocelkovém výkonu 4 000 MW, ale v roce 1990 byla výstavba 3. a 4. bloku zastavena. Nyní jsou v provozu dva bloky o celkovém výkonu 1 962 MW. Jaderná elektrárna Dukovany má čtyři bloky o celkovém výkonu 1 760 MW. První blok byl uveden do provozu 4. května 1985, poslední, čtvrtý blok, 20. července 1987. Do konce životnosti této elektrárny zbývá ještě asi 6 let. Temelín spolu s Dukovany mají v ČR 40 % podíl na výrobě elektřiny. Díky tomu bude možné odstavit hnědouhelné elektrárenské bloky v severních Čechách, které již jsou příliš zastaralé pro modernizaci. Při provozu jaderných elektráren je třeba dbát na velmi vysokou bezpečnost provozu. Dojde-li k havárii, má tato často obrovské následky nejen na zdraví lidí, ale promění okolí elektrárny na desetiletí neobyvatelnou oblast. Jako příklad může sloužit havárie jaderné elektrárně Černobyl v bývalé SSSR. V noci 26. dubna 1986 došlo k dvěma výbuchům, které zničily

15

čtvrtý blok elektrárny. Nehoda byla způsobena prudkým přehřátím reaktoru a následné parní explozi. Nehoda si vyžádala 31 mrtvých a 237 vážně zraněných lidí. Oblast v okruhu 30 km od elektrárny je stále pro veřejnost nepřípustná, škoda na majetku a půdě byly odhadnuty na 10 miliard dolarů. Podíváme-li se na to, jak jaderné elektrárny ovlivňují životní prostředí, zjistíme, že uvolňování radioaktivních látek je zcela nepatrné, jak ukazuje graf 3.

terestriální záření kosmické záření výpustě jaderných elektráren různé jiné zdroje ozáření pracovníků se zářením spad zdroje záření v lékařství radon vnitřní ozáření 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

Graf 3 – Uvolňování radioaktivních látek z jaderných elektráren [5].

5.2.5. Vodní elektrárny Vodní elektrárny pokrývají v České republice spotřebu elektrické energie pouze z 5,5 %. Principem hydroelektrárny je přeměna potenciální energie vody zadržované v přehradě na mechanickou práci rotoru turbogenerátoru a posléze na elektrickou energii. Největší současnou hydroelektrárnou na světe je Itaipu v Brazílii s výkonem 14 GW. Z hlediska energetické soustavy je významnou předností vodní elektrárny možnost akumulace (uchování) vodní energie pro potřeby špiček odběru elektrické energie. Výhodami vodních elektráren je hlavně to, že voda je obnovitelný zdroj energie, který neprodukuje žádné škodlivé odpady. Dále také přijatelná cena vyrobené elektřiny (sice jsou vysoké investiční náklady, ale v průběhu provozu jsou náklady minimální) a vysoká účinnost přeměny energie. K nedostatkům použití vodních elektráren patří omezený potenciál vodních toků a vysoké náklady na vybudování vodního díla. Při provozu vodních elektráren vznikají také ekologické problémy. K nejdůležitějším patří zanášení přehradní hráze sedimenty (až 0,5 % objemu ročně) a možnost velký havárií (protržení vodního díla). Vezmeme-li v úvahu, že nejlepší lokality na postavení vodního díla jsou již využity, přichází v úvahu zvýšení množství vyrobené elektřiny pouze pomocí malých vodních elektráren. Některé vodní elektrárny fungující v České republice jsou uvedeny tabulce 8.

16

Elektrárna

Uvedení do provozu

Celkový výkon

Výška hráze

Délka hráze

Hráz

Typ turbín

Vodní elektrárna Lipno I

1959

120 MW

25 m

300 m

kombinovaná betonová a sypaná

2x Francoisova turbína

Vodní elektrárna Lipno II

1957

1,5 MW

11,5 m

kombinovaná sypaná a gravitační

1x Kaplanova turbína

Vodní elektrárna Štěchovice I

1943-1944

22,5 MW

22,5 m

betonová gravitační

2x Kaplanova turbína

Vodní elektrárna Štěchovice II

1991-1996 rekonstrukce

45 MW

Vodní elektrárna Orlík

1961-1962

364 MW

90 m

Vodní elektrárna Kamýk

1960-1961

40 MW

28 m

Vodní elektrárna Slapy

1954-1955

144 MW

68 m

Vodní elektrárna Vrané

1936

13,8 MW

10 m

Vodní elektrárna Malešice

1978

450 MW

104 m

124 m

1x Francoisova turbína 500 m

260 m

betonová gravitační

4x Kaplanova turbína

betonová gravitační

4x Kaplanova turbína

betonová gravitační

3x Kaplanova turbína 2x Kaplanova turbína

sypaná rokfilová

4x Francoisova turbína

Tabulka 8 – Některé vodní elektrárny v provozu v ČR [4].

5.2.6. Větrné elektrárny Větrné elektrárny se uplatňují především v oblastech se silným a pravidelným větrem. Mezi tyto lokality patří především hory a přímořské kraje. V ČR není příliš míst, kde by bylo možné instalovat větrné elektrárny. Větrná mapa (obrázek 1) orientačně ukazuje mnohaleté celoroční průměrné rychlosti větru nad 4 m/s (ve výšce 10 m) a přes 5,3 m/s (ve výšce 30 m) [4].

Obrázek 1 – Větrná mapa [4].

Čísla na větrné mapě označují místa, kde v roce 1994 stálo osm větších větrných elektráren o instalovaném výkonu větším než 50 kW [4]. 1. Boží Dar v Krušných horách - 75 kW 2. Dlouhá Louka nad Osekem v Krušných horách - 315 kW 3. Hory u Karlových Var - 75 kW 4. Hrubá Vrbka u Kuželova v podhůří Bílých Karpat - 175 kW 5. Strabenice v podhůří Chřibů - 315 kW 6. Stařič u Frýdku-Místku - různé výkony (zkušení polygon) 17

7. Bílý Kříž v Beskydech - 60 kW 8. Mravenečník u Loučné nad Desnou v podhůří Jeseníků - 250 kW Větrné elektrárny mají velkou výhodu v tom, že mimo údržby nejsou s provozem spojeny žádné náklady a neprodukují žádné škodlivé látky. Nevýhodné jsou vysoké vstupní investiční náklady a malý výkon elektráren. Mezi negativa lze počítat také estetické hledisko takové stavby. 5.2.7. Sluneční elektrárny Sluneční výkon (čili zářivost Slunce) je 3,8.1023 kW, což je 109 krát více, než spotřebuje celé lidstvo za rok. Na Zemi dopadne z tohoto množství asi 1 dvoumiliardtina. Existují dva hlavní způsoby výroby elektrické energie ze slunečního záření [4]. Je to přímá přeměna, která využívá fotovoltaického jevu (existují látky, ve kterých se při působení světla uvolňují elektrony). Druhý způsob, nepřímá přeměna, je založena na získávání tepla. To je pomocí slunečních sběračů soustředěno do jednoho bodu, kde jsou umístěny termoelektrické články, které fungují na principu Seebeckova jevu (v obvodu dvou různých drátů vzniká el. proud, jestliže jejich spoje mají různou teplotu). Tyto dvě možnosti se využívají pouze při výrobě malého množství elektrické energie, k průmyslové výrobě se nehodí. Sluneční elektrárna je zařízení, ve kterém se mění sluneční záření na elektrickou energii ve velkém měřítku. Sluneční elektrárna je vlastně jen tepelná elektrárna, která získává potřebné teplo přímo ze sluneční záření. Za tím účelem je kotel sluneční elektrárny umístěn ve věži v ohnisku velkého ohniskového sběrače. Sluneční záření se soustřeďuje na kotel pomocí mnoha otáčivých rovinných zrcadel. Získaná pára pohání turbínu. Velkou výhodou sluneční elektrárny je její ekologičnost. Nevýhodou to, že na stavbu takové elektrárny je třeba zabrat obrovský prostor. 5.2.8. Rozvody elektrické energie Základní přenos elektrické energie se uskutečňuje mezi elektrárnami a velkými elektrickými stanicemi. Ty se rozdělují na transformovny, spínací stanice a měnírny. V transformovnách se transformuje napětí na jinou velikost, ze spínacích stanic se rozvádí při stejném napětí. Měnírny slouží k usměrnění střídavého napětí na stejnosměrné (případně naopak). Vzhledem k tomu, že jsou energetické ztráty při přenosu úměrné druhé mocnině velikosti přenášeného proudu, je výhodné, aby bylo přenášeno co nejvyšší napětí. Přenosová síť je tvořena zařízeními (stožáry, elektrické kabely, …). V ČR je napětí v přenosové síti mezi elektrárnami a elektrickými stanicemi 400 kV a 220 kV. 5.2.9. Srovnání jednotlivých typů elektráren Vzhledem k tomu, že elektřina vyrobená v jakékoli elektrárně, se kvalitativně neliší, musíme při výběru nejlepšího typu elektrárny hledět na množství emisí uvolněných do okolního prostředí, návratnost energie potřebné k výrobě elektrárny, zastavěné plochy, spotřebovaného materiálu a účinnosti výroby elektřiny. V úvahu musíme vzít také ekonomickou stránku výroby elektřiny. Tabulka 9 uvádí pro srovnání typický výkon jednotlivých druhů elektráren. Hodnoty jsou uváděny v MWe (mega watt elektrický).

18

Jaderná elektrárna Uhelná elektrárna Elektrárna na kapalná paliva Vodní elektrárna Větrné elektrárna Sluneční elektrárna

400-1 400 MWe 300-800 MWe 50-250 MWe 0,1-600 MWe 0,1-0,6 MWe 0,01-0,01 MWe

Tabulka 9 – Typický výkon jednotlivých druhů elektráren [4].

Nyní se zaměříme na velikost plochy potřebné k výstavbě jednotlivých typů elektráren (tabulka 10). 630 m2/MW 50 m2/MW 50 m2/MW 265 000 m2/MWe 1 700 000 m2/MWe 100 000 m2/MWe

Jaderná elektrárna Uhelná elektrárna Elektrárna na kapalná paliva Vodní elektrárna Větrné elektrárna Sluneční elektrárna

Tabulka 10 – Velikost zastavěné plochy při výstavbě elektráren [4].

Z uvedené tabulky vyplývá, že nejméně náročné na zastavěnou plochu jsou uhelné elektrárny a elektrárny na kapalná paliva, protože jejich technologie není příliš náročná a není třeba takového zázemí jako např. u jaderných elektráren. Nejhorší bilanci mají vodní a větrné elektrárny. K zastavěné ploše vodních elektráren se počítá i přehradní nádrž. Větrné elektrárny potřebují pro výrobu elektřiny velké množství věží (turbogenerátorů), které je nutno stavět v dostateční vzdálenosti od sebe (od 30 do 150 m). Další parametrem je návratnost vložené energie do výroby elektrárny. Tyto údaje ukazuje tabulka 11. Jaderná elektrárna Uhelná elektrárna Elektrárna na kapalná paliva Vodní elektrárna Větrné elektrárna Sluneční elektrárna

2,2 měsíce 3,4 měsíce 3,4 měsíce 2-3 měsíce 8-16 měsíců 80-240 měsíců

Tabulka 11 – Návratnost energie vložené do výstavby elektráren [4].

V tomto případě vychází nejlépe jaderná elektrárna, a to protože množství vyrobené elektřiny v jednom bloku je mnohem větší než u elektráren uhelných. Nejnižší návratnost energie potřebné ke stavbě je u slunečních elektráren. Dalším ukazatel výhodnosti použití jednotlivých typů elektráren je množství materiálu potřebného k jejich stavbě (tabulka 12). Množství materiálu je uvedeno v jednotkách kg/MWh.r (kilogram spotřebovaného materiálu na vyrobenou MWh za rok).

19

Jaderná elektrárna Uhelná elektrárna Elektrárna na kapalná paliva Vodní elektrárna Větrné elektrárna Sluneční elektrárna

90 kg/MWh.r 50 kg/MWh.r 50 kg/MWh.r 535 kg/MWh.r 225 kg/MWh.r 325 kg/MWh.r

Tabulka 12 – Množství materiálu spotřebované při výstavbě elektráren [4].

Z tohoto srovnání se opět jeví jako nejlepší uhelná elektrárna a elektrárna na kapalná paliva. Nejhůře na tom je vodní elektrárna, a to z toho důvodu, že přehradní hráz tvoří velké množství materiálu. Nyní se zaměříme na energetický potenciál různých zdrojů energie v přepočtu na tuny měrného paliva (tmp) (tabulka 13). 1 tmp = 1 t černého uhlí o výhřevnosti 29,3 kJ/kg 1 t černého uhlí 1 t ropy 1 t lignitu 1 t rašeliny 1 t vody padající z výšky 1 000 m sluneční energie (ČR) 1 m2.rok 1 t uranu v lehkovodním reaktoru

1 tmp 1,48 tmp 0,3-0,5 tmp 0,2-0,3 tmp 0,003 tmp 0,1 tmp 20 000-29 000 tmp

Tabulka 13 – Energetický potenciál různých zdrojů energie [4].

Tabulka 9 jasně ukazuje, jaké palivo (zdroj energie) je nejvýhodnější používat pro výrobu elektrické energie co se týče množství spotřebovaného paliva na výrobu elektřiny. Dalším ukazatelem je množství elektřiny získané spálením 1 kg fosilních paliv (tabulka 14). 1 kg dřeva 1 kg uhlí 1 kg topného oleje 1 kg uranu 1 kg plutonia

1 kWh 3 kWh 4 kWh 50 000 kWh 6 000 000 kWh

Tabulka 14 – Množství elektřiny získané spalováním fosilních paliv [4].

Toto srovnání ukazuje jako nejlepší palivo plutonium. V jaderných elektrárnách je ale používán obohacený uran, který má také v porovnání s jinými druhy paliv mnohonásobně vyšší výhřevnost. Dalším ukazatel provozu elektráren je jejich účinnost při výrobě elektrické energie (tabulka 15).

20

Elektrárna spalující práškové uhlí Plynová elektrárna s kombinovaným cyklem Olejová elektrárna Jaderná elektrárna s tlakovodním reaktorem Elektrárna spalující dřevo Sluneční elektrárna termální

32-45 % 45-60 % 30-37 % 29-34 % 20-25 % 20-29 %

Tabulka 15 – Účinnost elektráren při provozu [4].

Nyní se zaměříme na produkci škodlivých látek uvolňovaných do okolního prostředí. V tabulce 16 je uvedeno množství znečišťujících uvolňovaných při spalování jednotlivých druhů paliv. kg CO2

kg SO2

kg NO2

kg CO

kg kg popela popílku spálení 1,48 tmp uhlí 3 250 4 7,5 3-13 150 1 spálení 1,48 tmp topného oleje 2 100 13,5 4 4-20 0 0 spálení 1,48 tmp zemního plynu 1 550 < 0,1 2,7 0,3-2 0 0 spalování uranu 0 0 0 0 0 0 V jaderných elektrárnách musíme počítat s určitým uvolňování emisí v případě vyřazení turbogenerátorů z provozu a zapnutí náhradního agregátu. tmp – tuny měrného paliva Tabulka 16 – Množství emisí uvolňovaných při spalování fosilních paliv [4].

Aby bylo možné alespoň částečně srovnat vliv jaderné elektrárny na životní prostředí s ostatními elektrárnami na fosilní paliva, jsou v tabulce 17 uvedeny limity a skutečné výpustě plynných a kapalných radioaktivních odpadů z jaderné elektrárny Temelín a Dukovany (uvedeny průměrné hodnoty). Limit 22 TBq 2 000 TBq 4 100 TBq 440 000 TBq 180 000 TBq

výpustě z vodotečí: tritium výpustě z vodotečí: korozní a štěpné produkty výpustě do ovzduší: vzácné plyny výpustě do ovzduší: radiojody výpustě do ovzduší: aerosoly

Skutečnost 19,10 TBq 98,20 TBq 1,05 TBq 65,00 TBq 209,00 TBq

Tabulka 17 – Výpustě radioaktivních odpadů z jaderných elektráren [5].

Z tabulky 13 je zřejmé, že jaderné elektrárny zdaleka nevyužívají limitů škodlivin, které jsou pro jejich provoz vymezeny. Poslední ukazatel vlivu elektráren na životní prostředí je uveden v tabulce 18. Jedná se o odhad úmrtí (úrazů), u kterých lze najít souvislost s provozem elektrárny.

21

úrazy (počet ztracených pracovních dnů) 1500-1800 2-3 2 6 75-90

Uhelná elektrárna Elektrárny na kapalná paliva Plynová elektrárna Jaderná elektrárna Sluneční elektrárna

úmrtí 6-27 1-7 0,17 0,06 0,6

Tabulka 18 – Počet úmrtí spojených s provozem elektráren [5].

V případě uhelných elektráren a elektráren na kapalná paliva jde většina úrazů na vrub dopravy, úmrtí se připisují provozu. U plynové elektrárny znamená největší ohrožení dodávka plynu, u jaderné elektrárny je to výstavba a regenerace paliva, zatímco u sluneční elektrárny má největší podíl dodávka a doprava materiálů. Z uvedených údajů vyplývá, že z hlediska záboru pozemků a prostavěného materiálu vychází nejlépe uhelná elektrárna. Uhelná elektrárna je to tom nejlépe i co se týče účinnosti přeměny energie paliva na elektrickou energii. Naopak v množství uvolňovaných škodlivých látek je uhelná elektrárna nejhorší. Zde je nejlepší vodní, větrná a sluneční elektrárna. Velice dobře na tom je také jaderná elektrárna, která vypouští škodlivé látky hluboko pod povoleným limitem. Z ekonomického hlediska je nejlevnější vystavět uhelnou elektrárnu nebo elektrárnu na kapalná paliva. V poměru vyrobené elektřiny k nákladům na výstavbu se vyplatí i jaderná elektrárna, ovšem vstupní investice jsou zde několikanásobně vyšší. U elektráren nelze jednoznačně říci, použití které z nich je nejlepší. Za nejvýhodnější, co se týče dlouhodobého ekonomického a ekologického hlediska s přihlédnutím na množství vyrobené energie, lze považovat jaderné elektrárny. Další možné jsou uhelné elektrárny nebo elektrárny na kapalná paliva.

22

6. Porovnání ekologické zátěže při použití naft a elektřiny v provozu městské hromadné dopravy. Máme-li nyní určit, jakou energii zvolit pro pohon městských hromadných dopravních prostředků, musíme si nejdříve stanovit jednotku, ke které budeme množství jednotlivých druhů paliv vztahovat. Jako nejvhodnější se nabízí kWh energie, která se uvolní při spálení 1 kg látky. Výhřevnosti jednotlivých druhů paliv jsou uvedeny v tabulce 19. hnědé uhlí černé uhlí koks nafta uran

3,9 kWh/kg 7,2 kWh/kg 7,5 kWh/kg 11,8 kWh/kg 50 000,0 kWh/kg Tabulka 19 – Výhřevnost fosilních paliv [4].

V městské hromadné dopravě jsou nejčastěji využívány autobusy Karosa Renault City bus a autobusy karosa B 73x a B 93. Z trolejbusů to jsou především trolejbus Tr 14 a Tr 21 a jejich různé modifikace. Autobusy Karosa Renault City bus mají motory s výkonem 180 kW a autobusy Karosa B 73x a B 93x 160 kW. Trolejbusy Tr 14 100 kW a Tr 21 140 kW. U elektromotorů, jaké jsou instalovány v trolejbusech, není na rozdíl od vznětových motorů uveden výkon maximální. V případě potřeby je možno krátkodobě dodat až dvojnásobný výkon. Právě tato vlastnost je výhodná u městských dopravních prostředků, kde je nutné, aby vozidlo dosáhlo co nejdříve stejné rychlosti, jakou mají ostatní vozidla a nezdržovalo provoz. Průměrná spotřeba u městských autobusů Karosa Renault City bus činí 39 litrů nafty na 100 km. U autobusů Karosa B 73x a 93x to je 37 litrů nafty na 100 km. U trolejbusů měříme spotřebu v kWh na 1 km. Trolejbus Tr 14 i Tr 21 mají průměrnou spotřebu 1,05 kWh na 1 kilometr. U trolejbusů se příliš neprojevuje závislost stáří vozidla na spotřebě. Jinak je tomu u autobusů. Dlouhodobá pozorování ukazují, že od pátého roku provozu se zvyšuje spotřeba paliva každý rok asi o 4 procenta. Z toho vyplývá, že po 11 letech provozu vzroste spotřeba paliva až na 46 l na 100 kilometrů. Počítáme-li s průměrnou spotřebou všech typů autobusů 38 l na 100 km, pak pomocí vzorce na výpočet hustoty zjistíme, že se spotřebuje 0,32 kg nafty na 1 km. Toto množství nafty má ovšem výhřevnost 3,8 kWh. V tabulce 20 jsou uvedeny hodnoty uvolněných emisí uvolněných při spalování fosilních paliv z tabulky 16 přepočítané na 1 kg měrného paliva. g CO2 spálení 1 kgmp uhlí spalování uranu spálení 1 kgmp nafty

2 200 0 2 600

g SO2

g NO2

2,7 0 6,2

5 0 3,5

g CO

g popela

2-8,8 1-6 0

Tabulka 20 – Uvolněné emise při spalování fosilních paliv.

23

g popílku 101 0,70 0 0,08 0 0

Vezmeme-li v úvahu průměrnou spotřebu trolejbusů 1,05 kWh na 1 km, pak z tab. 14 vypočteme, jaké množství uhlí je třeba na výrobu takového množství energie. Vychází 0,27 kg uhlí. Při spálení tohoto množství paliva se uvolní menší množství škodlivých emisí do okolního prostředí něž při spálení 0,32 kg nafty. Z předcházejícího vyplývá, že vliv na životní prostředí je při použití nafty a elektřiny v podstatě stejný. Při porovnávání je třeba přihlédnout k tomu, že při použití spalovacích motorů, přestože musí obsah škodlivých látek ve spalinách vyhovovat přísným předpisům, dochází v centrech měst k místnímu znečištění ovzduší, a to i z důvodu omezeného proudění vzduchu ve městech. Při spalování uhlí v elektrárnách není zatížení ekosystému tak znatelné. Vysoké komíny rozptýlí spaliny do ovzduší, odsiřovací zařízení sníží množství síry obsažené ve spalinách. Proti autobusům je i hluk, který je vyšší něž u trolejbusů. Věcí, která by mohla hovořit proti trolejbusům je trolejové vedení, které nepůsobí příliš esteticky. K dnešní době ovšem patří trolejová vedení stejně jako sloupy veřejného osvětlení a jde pouze o zvyk. Ani to, že trolejbusy na křižovatkách kvůli vyhybkám zdržují provoz není pravda, neboť všechny dnes vyráběné výhybky jsou konstruovány na rychlost 40 km/h, a vezmeme-li v úvahu, jakou rychlostí se jezdí na křižovatkách, je tato rychlost naprosto vyhovující. Budeme-li hledět na provoz z ekonomického hlediska, dojdeme k závěru, provoz trolejbusů je není tak nákladný jako provoz autobusů. Výrazněji se to projevuje na té části nákladů, které nejsou závislé na množství ujetých kilometrů. To především z důvodu téměř bezúdržbového provozu trolejbusů. Prováděné kontroly se týkají hlavně elektrické izolace motorového systému od skříně vozidla.

24

7. Závěr Máme-li tedy zhodnotit vliv provozu autobusové a trolejbusové dopravy na životní prostředí, dojdeme závěru, že provoz trolejbusových linek městské hromadné dopravy je pro životní prostředí šetrnější, i když ne samozřejmě ideální. Nejvhodnější pro životní prostředí by byl samozřejmě pohon vlastní lidskou silou, ať již pohyb na kole nebo pěšky nebo používání k přírodě šetrnějších postupů při výrobě energií, a to i za cenu zvýšených nákladů (sluneční a vodní elektrárny) Snad se v brzké budoucnosti najdou technologie, které umožní daleko šetrnější a efektivnější výrobu energií, a tím se podaří zvrátit trend devastace životního prostředí a příroda zůstane zachována i pro budoucí generace.

25

Použité informační zdroje [1]

[2]

[3]

[4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]

VRKOSLAV, E. Vliv technického stavu autobusu MHD na spotřebu pohonných hmot. Pardubice, 1998. 87 s. Diplomová práce na Univerzitě Pardubice. Vedoucí diplomové práce Vladimír Pejřil. LEŽÁK, D. Perspektivy trolejbusové dopravy v ekonomických a ekologických souvislostech. Pardubice, 1996. 59 s. Diplomová práce na Univerzitě Pardubice. Vedoucí diplomové práce Libuše Humlíčková. HATTOVÁ, H. Ekonomické porovnání autobusové a trolejbusové dopravy v podmínkách městské hromadné dopravy v Příbrami. Pardubice, 1995. 83 s. Diplomová práce na Univerzitě Pardubice. Vedoucí diplomové práce Vlastimil Melichar. SIMOPT MULTIMEDIA, Spol. s r. o. První česká multimediální encyklopedie energie [program na CR-ROM]. Ver.1.0 for Windows. Praha: 1999 ČEZ, a.s. Jaderná elektrárna Dukovany. Brno: studio ORPHIS, 2000. 4 svazky. 48 s. MAREK, J. Jaderná energetika. Brno: ATYPO s.r.o, 2000. 72 s. Doc. RNDr. HELLBERG, J., CSc, SOLDÁN, M. Chemie pro II. ročník gymnázií. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1979. 290 s. Ing. PŘEMYSL, D. Technologie paliv: učební text pro SPŠCH. Ostrava – Poruba, 1975. 112 s. Stránka Pardubické společnosti přátel troleybusové dopravy [online]. c2000, poslední revize 21.3.2002 [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Trolejbus ŠKODA 21 Tr6 [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z <www.skodaostrov.cz/Trolej/21tr6.htm > Trolejbus ŠKODA 14 Tr M [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Vývoj trolejbusové dopravy v Pardubicích [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Výhody a nevýhody trolejbusů [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Technické informace o trolejbusech: [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Historie trolejbusů [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Energetická společnost ČEZ, a. s. [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z Energetická společnost ČEZ, a. s. [online]. [cit. 2002-11-02]. Dostupné z < http://www.cez.cz/cze/public/prostredi/article.asp?id=55056&cat=2165&ts=3ec55> Dopravní podnik města Pardubic a.s. [online]. c2001, poslední revize 2.2.2001 [cit. 2002-11-02]. Dostupné z

26