Množství produkovaných emisí v Moravskoslezském kraji a možnosti snížení
Emise znečišťujících látek z lokálních zdrojů vytápění představují problém a z bilancí je patrno, že cca 1/4 emisí tuhých znečišťujících látek, které se dostanou v Moravskoslezském kraji do ovzduší, pochází z lokálních zdrojů. V současné době stále roste snaha o jejich snížení. Jednou z možností přispívající ke snížení emisí z malých zdrojů vytápění (domácností) je modernizace stávajících nevyhovujících spalovacích zařízení za nové, např. za pomoci Kotlíkové dotace a záměnou paliva. Další cestu ke snížení emisí lze spatřovat ve volbě vhodného systému zateplení domu, čímž se sníží tepelná ztráta domu, a tím i celková spotřeba paliva.
V Moravskoslezském kraji (MSK) dochází k největším emisím tuhých znečišťujících látek (TZL) a CO. Tato skutečnost je dána vysokou koncentrací průmyslu. K imisnímu zatížení přispívá dále kromě dopravy a lokálních zdrojů rovněž regionální přenos ze silně industrializované oblasti Hornoslezské pánve v Polsku.
Ostravsko-Karvinsko patří mezi nejznečištěnější oblasti nejen v rámci ČR, ale i Evropy. Zařazení mezi oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší je způsobeno zejména nadlimitními koncentracemi suspendovaných částic PM10 a benzo(a)pyrenu, tedy látkami, které vykazují mnoho negativních vlivů na lidské zdraví.
Po výrazném poklesu úrovně znečištění ovzduší v průběhu 90. let 20. století koncentrace škodlivin spíše stagnuje, v některých parametrech dochází k mírnému zhoršení v závislosti na meteorologických a rozptylových podmínkách v jednotlivých letech. Ke zhoršené kvalitě ovzduší čím dál více přispívá spalování nekvalitních paliv v domácích topeništích. V MSK se vyskytují ve srovnání s průměrnými hodnotami pro celé území České republiky vyšší koncentrace látek znečišťujících ovzduší, které překračují platné (cílové – CIL) imisní limity (IL).
Ačkoliv jsou na zlepšování kvality ovzduší v Moravskoslezském kraji vynakládány značné finanční prostředky, výsledky měření kvality ovzduší z posledních let potvrzují, že k výraznému zlepšování ovzduší nedochází. Na celkovém znečištění ovzduší se významně podílejí také emise z vytápění domácností (lokálních topenišť), kterým je v posledních letech věnována stále větší pozornost. Jedná se např. o kotlíkové dotace, které přispívají na podporu výměny stávajících ručně plněných kotlů na tuhá paliva za nové nízkoemisní automatické kotle na uhlí, biomasu nebo uhlí a biomasu.
Systém omezování emisí škodlivin ze spalovacích zařízení vyžaduje stanovení zákonných emisních limitů a způsobu kontroly jejich dodržování a metodiku zpoplatňování produkce škodlivin. Není obtížné uplatnit takový systém u velkých průmyslových zdrojů, s jistým omezením lze podobně uspět i u menších zdrojů z podnikatelské sféry. Velmi obtížné, ne-li nemožné, je zavést efektivní systém kontroly dodržování emisí škodlivin u malých zdrojů pro vytápění v občanské sféře. Každý typ vyráběného spalovacího zařízení musí být před uvedením na trh podroben zkouškám v autorizované zkušebně. Tyto zkoušky prokazují, že při výrobcem předepsaném způsobu provozování a při spalování předepsaného paliva zařízení splňuje zákonné podmínky. V běžné praxi dochází k situaci, kdy si uživatelé provozují zařízení po svém a spalují v něm libovolné palivo, čímž záměrně porušují podmínky stanovené výrobcem pro správné provozování spalovacího zařízení, a přispívají tak ke zvýšené produkcí emisí.
Emise hlavních znečišťujících látek v MSK z malých zdrojů znečištění znázorňuje Graf 1.
Graf 1 Emise hlavních znečišťujících látek v MSK
Graf 2 Převládající způsob vytápění v bytech v MSK
Graf 3 Energie používaná k vytápění v domácnostech v MSK
Při provozu kotlů malých výkonů spalujících tuhá paliva obsahují spaliny poměrně k ostatním palivům nejvíce škodlivin. Špatným vedením spalovacího procesu způsobeného špatnou obsluhou se u kotlů s ruční dodávkou paliva jejich množství ještě znásobuje. Na rozdíl od velkých zdrojů centrálního vytápění se jedná o zdroj nízkých emisí – mnohem nižší komín než u středních a velkých zdrojů – kdy se škodlivé imise rozptylují mnohem hůře.
Spalování paliva ve starších typech spalovacích zařízení na uhlí (spadajících do 1. a 2. emisní třídy) je z pohledu množství emisí horší než u modernějších typů (3. a vyšší emisní třída). Podle odhadu více než 50 % používaných spalovacích zařízení je založeno na prohořívacím a odhořívacím způsobu spalování, který představuje tu nejjednodušší konstrukci. Tato zařízení jsou rozšířená, protože jsou nejlevnější a dle uživatelských zvyklostí (při nerespektování doporučení výrobce) v nich shoří vše. Modernizace (výměna stávajících zařízení) těchto zařízení představuje významný potenciál pro snížení množství emisí znečišťujících látek z malých zdrojů. V důsledku novely zákona o Ochraně ovzduší došlo od 1. 1. 2014 v ČR k zákazu prodeje kotlů 1. a 2. emisní třídy (ty tvořily cca 75 % všech prodávaných kotlů na tuhá paliva) a od 1. 1. 2018 nastane v ČR zákaz prodeje kotlů 3. třídy. Bude povoleno prodávat pouze kotle 4. a 5. třídy.
Kromě samotné výměny spalovacího zařízení má podstatný vliv na samotné snížení emisí také zateplení budov či výměna starých oken za nové. Částečným zateplením se sníží tepelné ztráty, a tím i množství spotřebovaného paliva a současně produkce emisí. Vhodnou kombinací zateplení a výměny stávajícího kotle za nový moderní kotel lze dosáhnout významných úspor na ročních provozních nákladech, ale také významného snížení emisí znečišťujících látek do ovzduší.
Pro uvedené výsledky bylo využito následujících zařízení a paliv:
Spalovací zařízení:
- Automatický kotel na uhlí s automatickým přísunem paliva a možností regulace přiváděného vzduchu – měrný výkon kotle 26 kW, emisní třída 3
- Automatický kotel na agropelety s automatickým přísunem paliva a možností regulace přiváděného vzduchu – měrný výkon kotle 14 kW, emisní třída 3
- Automatický kotel na dřevní pelety s automatickým přísunem paliva a možností regulace přiváděného vzduchu – měrný výkon kotle 19 kW, emisní třída 4
- Kotel na dřevo starší konstrukce s ručním přikládáním paliva, měrný výkon 19 kW, emisní třída 2
- Kotel na uhlí odhořívací kotel (novější konstrukce) s ručním přikládáním paliva – měrný výkon 19 kW, emisní třída 3
- Kotel na uhlí prohořívací (starší konstrukce) s ručním přikládáním paliva – 16 kW, emisní třída 2
- Zplyňovací kotel na kusové dřevo, měrný výkon 29 kW, emisní třída 3
- Krbová kamna s výměníkem, měrný výkon 7 kW, emisní třída 3
Paliva:
- černé uhlí – ořech 1
- bukové dřevo, polena - průměr 5–15 cm, délka 30 cm, vlhkost paliva 11,5 %
- agropelety z kukuřičné slámy (průměr 5 mm, délka 9 mm)
- dřevní pelety ze smrkových pilin A1 (bez kůry)
![Graf 4 Suma produkovaných emisí [kg/rok] pro jednotlivá spalovací zařízení](/docu/clanky/0108/010810o4.png)
Graf 4 Suma produkovaných emisí [kg/rok] pro jednotlivá spalovací zařízení
Z výše uvedených výsledků je zřejmé, že nejnižší produkci emisí dosáhneme výměnou stávajícího starého kotle na uhlí za automatický kotel na dřevní pelety a celkovým zateplením objektu. Touto výměnou a celkovým zateplením dojde k úspoře emisí o 850 kg/rok oproti sávajícímu starém kotli na uhlí. Dále je patrné, že spalováním agropelet v automatickém kotli je produkováno o 50 % více emisí (při celkovém zateplení objektu) ve srovnání se spalováním černého uhlí v automatickém kotli.
Graf 5 znázorňuje sumu snížení emisí pro různá spalovací zařízení oproti starému kotli na uhlí.
![Graf 5 Suma snížení emisí oproti starému kotli na uhlí [kg/rok]](/docu/clanky/0108/010810o5.png)
Graf 5 Suma snížení emisí oproti starému kotli na uhlí [kg/rok]
Výše uvedené případy snížení emisí jsou založeny na předpokladu dodržování instrukcí pro provoz zařízení stanovených výrobcem. Bohužel v praxi se často setkáváme se situací, kdy obsluha tyto provozní instrukce nedodržuje, v důsledku čehož dochází k vyšším emisím, než jaké jsou deklarovány výrobci. Proto další možností, která by přispěla ke snížení emisí produkovanými domácnosti, je proškolení obsluhy v postupech správného topení.
Závěr
Malé zdroje znečišťování ovzduší představují velké zdravotní riziko vzhledem k produkovaným emisím. I když v Moravskoslezském kraji převládají velké zdroje znečišťování ovzduší nad malými zdroji, kde jsou zařazené domácnosti, je třeba pozornost zaměřit právě na malé zdroje vytápění. V současné době je ve většině domácností využíván ke spalování prohořívací kotel typu „všepal“, který má vzhledem k primitivní konstrukci, nízké účinnosti a minimu možností jak regulovat proces hoření značné množství emisí. Z provedených experimentů a následných výpočtů je patrné, že tyto kotle zcela nevyhovují současným trendům a je nezbytné je vyměnit za nové, u kterých lze řídit spalovací proces. Důležitým poznatkem je, že ke snížení množství emisí značně přispívá také volba různých forem zateplení domů. Protože zateplením se sníží tepelná ztráta, a tím i požadavek na vytápění. V důsledku zateplení tak dochází ke snížení emisí a úspoře paliv. Je zřejmé, že málokteré domácnosti budou mít současně na výměnu spalovacího zařízení a zateplení budovy, proto je nezbytné zhodnotit, zda investovat do zateplení ať už částečného či celkového nebo do výměny kotle, protože je nezbytné zabránit tomu, aby v zatepleném domě (se sníženou tepelnou ztrátou) byl provozován kotel v útlumovém režimu, čímž bude docházet k větší tvorbě emisí. Tomuto jevu lze zabránit instalací akumulační nádrže, která zabezpečí provoz kotle na plný, tzn. optimální výkon.
Použitá literatura
- [1] KOLONIČNÝ, Jan, HORÁK, Jiří, PETRÁNKOVÁ ŠEVČÍKOVÁ, Silvie. Kotle malých výkonů na pevná paliva, VŠB-TU Ostrava, 2011, 106 s., ISBN 978-80-248-2542-7
- [2] KOLONIČNÝ, Jan, HASE, Veronika, KUPKA, David. Lokální vytápění – reálné možnosti a podmínky snižování emisí. VŠB-TU Ostrava, 2011, 198 str. ISBN 978-80-248-2374-4
- [3] Výsledky projektu: Transfer nejlepších technologií v oblasti energetických zdrojů tepla, č. 22410420001, Operační program přeshraniční spolupráce Slovenská republika – Česká republika
- [4] Výsledky projektu: Podpora lokálního vytápění biomasou, č. 22410220003, Operační program přeshraniční spolupráce Slovenská republika – Česká republika
- [5] http://vytapeni.tzb-info.cz/kotle-kamna-krby/10312-kotlikova-dotace-prehledne
- [6] http://www.chmi.cz
- [7] http://www.czso.cz
Článek se zabývá aktuální problematikou vyšší emisní zátěže z malých spalovacích zdrojů na tuhá paliva. Asi 500 tis. domácností využívá k vytápění zdroje nevhodného typu a zastaralé konstrukce. Tyto zdroje neodpovídají současným nárokům na produkci škodlivin, bezpečnost ani efektivitu provozu a musejí být nejpozději do roku 2022 vyměněny za modernější nízkoemisní zdroje, jak ukládá Zákon o ochraně ovzduší.
Článek přináší hodnoty z měření mezi 8 různými zdroji na tuhá paliva, které dobře pokrývají široké možnosti volby typu zařízení. Jelikož se jednalo o dlouhodobější měření, nejsou zde bohužel začleněny současné technologické špičky mezi kotli na tuhá paliva, jimiž jsou automatický kotel na dřevní pelety nebo dřevozplynovací kotel (oboje v 5. emisní třídě) nebo automatický kotel na tříděné uhlí ve 4 emisní třídě. Zde by byly výsledné hodnoty ještě lepší.
Z článku a měření vyplývá, že jednoznačný přínos k ekologii je instalace jakéhokoliv kotle na tuhá paliva s automatickým podáváním paliva od 4. a vyšší emisní třídy, nebo dřevozplynovacího kotle na dřevěná polena. Výměnou nevyhovujícího zdroje vytápění za nízkoemisní zdroj je zajištěn několikanásobně vyšší přínos z pohledu ekologie nežli zateplením, tzn. snížením potřeby tepla. Přepočteme-li obě možnosti úspor na jednotku uspořeného CO2 a vycházíme-li z konečných dat z první zelené úsporám, výměna nevyhovujícího zdroje vytápění za nízkoemisní kotel (na biomasu) přináší desetinásobně vyšší úsporu CO2 nežli investice do zateplení.
