Význam zemného plynu na ceste k nízkouhlíkovému hospodárstvu SR

Prioritou Slovenska, tak ako aj ostatných európskych krajín, je zlepšovať stav ovzdušia, ktorého znečistenie je jedným z hlavných environmentálnych problémov EÚ a na ktoré sú obyvatelia EÚ obzvlášť citliví.

Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) v reporte Air Quality in Europe za rok 2014 [1] uvádza, že množstvo častíc prachu PM10 naďalej prekračuje stanovené limity na väčšine miest v Európe.  Pričom najhoršia situácia je v Bulharsku, Poľsku a na Slovensku.

Slovensko má záujem a ambíciu prijímať také rozhodnutia, ktoré budú smerovať k redukcii prašnosti v ovzduší, k znižovaniu energetickej náročnosti a tým aj k poklesu emisií skleníkových plynov. Konkrétne opatrenia sú obsiahnuté v strategických dokumentoch, napríklad v Koncepcii energetickej efektívnosti SR z roku 2007 a z nej vyplývajúcich 3-ročných akčných plánoch, v Stratégii pre redukciu PM10 (hrubé prachové častice) alebo v národnej legislatíve.

V článku sa budeme venovať hlavným prekážkam, ktoré môžu obmedzovať realizáciu týchto zámerov a dotkneme sa možností, ako ciele napĺňať aj prostredníctvom využívania zemného plynu ako paliva podporujúceho prechod na nízkouhlíkové hospodárstvo.

 

Zemný plyn podporujúci trvalo udržateľný rozvoj energetiky

Budovanie trvalo udržateľného rozvoja v oblasti energetiky je prioritou pripravovanej energetickej politiky SR, ktorá je založená najmä na zvyšovaní podielu bezuhlíkovej výroby elektriny, využívaní jadrovej energetiky, zvyšovaní podielu OZE pri výrobe tepla a využívaní zemného plynu ako „paliva prechodu“ k nízkouhlíkovému hospodárstvu.

Schopnosť prispievať k nízkouhlíkovej ekonomike má zemný plyn vďaka skutočnosti, že z hľadiska emisií skleníkových plynov je zemný plyn najčistejšie palivo spomedzi všetkých uhľovodíkov, viď tabuľka č.1.

V porovnaní s inými tuhými látkami vzniká pri spaľovaní zemného plynu podstatne menej škodlivín a produkuje sa zanedbateľné množstvo hrubých prachových častíc PM10 a jemných prachových častice PM2,5, ktoré vo vyšších koncentráciách ohrozujú zdravotný stav obyvateľov, najmä tehotné ženy a malé deti. Pri využívaní zemného plynu na vykurovanie je možné ušetriť až 50% emisií CO₂ v porovnaní s uhlím a až 60% pri kombinovanej výrobe elektriny a tepla [3].

Ďalšou výhodou využívania zemného plynu z pohľadu vplyvu na zlepšovanie životného prostredia je fakt, že zemný plyn prakticky neobsahuje zlúčeniny síry, a teda v spalinách nie sú prítomné oxidy síry. Rovnako sú zanedbateľné aj emisie oxidu uhoľnatého (CO) a uhľovodíkov v spalinách. Spaľovaním zemného plynu však vznikajú oxidy dusíka (NO_x), ktoré sa konštrukčnými úpravami horákov a spaľovacích komôr podarilo výrobcom plynových spotrebičov  znížiť až na 10% pôvodných hodnôt.

 

Znižovanie tuhých znečisťujúcich látok v ovzduší

Vysoká úroveň tuhých prachových častíc PM10 a PM2,5 v ovzduší na Slovensku je spôsobená najmä dopravou, stavebnou činnosťou a lokálnymi vykurovacími systémami spaľujúcimi tuhé palivá [4]. Je dôležité poznamenať, že pri spaľovaní zemného plynu vzniká minimálne množstvo tuhých prachových častíc.

Znečistenie ovzdušia tuhými časticami je častým zdrojom respiračných ochorení, ktoré tvoria štvrtú najčastejšiu príčinu ochorení na Slovensku [5, 6]. a ohrozenou skupinou populácie je najmä najmladšia generácia.

 

Priamy vzťah medzi vonkajším znečistením životného prostredia a respiračnými ochoreniami sa dokazuje  ťažko, nakoľko dôvodov pre vznik respiračných ochorení je viacero. Okrem vonkajšieho znečistenia životného prostredia je to nevhodná životospráva, ale napríklad aj nesprávne vetranie interiéru budov.

Avšak podľa výskumov realizovaných pre Európsku environmentálnu agentúru pre slabú reguláciu prachových častíc na Slovensku ročne predčasne umiera približne 5 800 obyvateľov [7]. Jemné prachové častice PM2,5 v ovzduší znižujú priemernú štatistickú dĺžku života v EÚ o viac než 8 mesiacov [8].

V prípade veľkých, emisne „regulovaných“ zdrojov došlo za posledné roky k poklesu emisií, najmä oxidov dusíka, síry a prchavých organických látok. Znižovanie emisií bolo tiež zaznamenané v oblasti cestnej dopravy. Avšak znepokojenie vyvoláva významný nárast emisií znečisťujúcich látok v sektore neregulovaných malých zdrojov znečisťujúcich ovzdušie, ktoré vypúšťajú najmä oxidy síry a tuhé znečisťujúce látky. Ide najmä o kotly v domácnostiach, v ktorých sa okrem povolených palív neraz spaľujú aj mimoriadne škodlivé látky ako plastové PET fľaše alebo pneumatiky.

 

Lokálne vykurovanie tuhými znečisťujúcimi látkami

Možné zhoršenie stavu ovzdušia v obci, ktorá prešla z vykurovania plynom na vykurovanie drevom, sa dá znázorniť na modelovom prípade. Ak by 80 % z 326 odberateľov v obci pokrylo 70 % potreby tepla z dreva namiesto zo zemného plynu (plyn by naďalej slúžil na prípravu TÚV, varenie, prípadne temperovanie), došlo by k päťnásobnému nárastu produkcie tuhých znečisťujúcich látok (TZL) za rok, čo predstavuje navýšenie o 1 030 kg.

Iba pre ilustráciu, 7 obdobných obcí by ročne vyprodukovalo porovnateľné množstvo TZL ako jedna elektráreň s tepelným výkonom približne 300 GWh, čo zodpovedá veľkej mestskej elektrárni. V domácich kotloch sa však často nespaľuje len drevo, ale spaľujú sa aj použité alebo chemicky upravené materiály (napr. drevotriesky, starý nábytok, lepidlá, protiplesňové nátery, laky) alebo iné nevhodné materiály (pneumatiky, plastové fľaše, domový odpad atď.). Dym a prach spôsobujú okrem dýchacích problémov aj štípanie očí alebo zápal očných spojiviek.

Zameriavame sa najmä na malé zdroje, ktoré na rozdiel od veľkých zdrojov nie sú monitorované z pohľadu počtu či environmentálneho dopadu na životné prostredie. Problematika nárastu emisií znečisťujúcich látok malými zdrojmi je súčasnou otázkou nie len na Slovensku, ale dlhodobo sa ňou zaoberajú aj v susednej Českej republike.

MŽP ČR financovalo v rokoch 2002 – 2003 ročné meranie v troch obciach s rôznym spôsobom vykurovania (drevo, uhlie, zemný plyn). Z merania vyplynulo, že použitý typ paliva a podmienky prevádzkovania spaľovacieho zdroja majú významný vplyv na kvalitu ovzdušia v obciach. Namerané hodnoty napríklad polycyklických aromatických uhľovodíkov, arzénu a pevných častíc boli 10-krát nižšie v tých obciach, v ktorých dominovalo vykurovanie zemným plynom, ako v obciach vykurovaných tuhými palivami. Z uvedených dôvodov podporuje MŽP ČR na vykurovanie objektov práve zemný plyn.

 

Využívanie dendromasy vo veľkých zdrojoch

Okrem malých zdrojov znečisťujúcich ovzdušie je nutné poukázať aj na veľké zdroje ako napr. elektrárne alebo centrálne zdroje tepla vyrábajúce elektrinu a teplo, ktoré ako zdroj paliva využívajú drevnú biomasu.

V tejto súvislosti bola nezávislou organizáciou vypracovaná analýza spracovania biomasy na severovýchode Slovenska, ktorá poukázala najmä na to, že súčasná ročná spotreba dendromasy (na výrobu elektriny a tepla v elektrárňach a v domácnostiach) v Prešovskom a Košickom kraji je približne 1 milión ton. Táto hodnota po prepočítaní na množstvo vyprodukovaných TZL predstavuje až 1 200 ton TZL za rok.

Náhradou dendromasy zemným plynom by sa množstvo vyprodukovaných TZL znížilo až 9-krát, čiže na úroveň okolo 132 ton za rok.

Väčšina vyprodukovaných tuhých častíc z CZT sa síce zachytí vo filtroch, tieto tuhé častice je však potrebné skladovať, odvážať a likvidovať. Emisie CO₂ zo spaľovania dendromasy sa aj napriek ich vysokej hodnote pokladajú za emisne neutrálne. Do úvahy sa však neberie fakt, že pri spaľovaní dreva unikne v priebehu niekoľkých dní do atmosféry také množstvo uhlíka, aké les akumuloval niekoľko rokov či desiatok rokov.

Pri spaľovaní drevnej biomasy sa podľa súčasnej legislatívy nesledujú ani iné nebezpečné látky ako napr. polychlórované bifenyly a fenoly, ktoré predstavujú zdravotné riziká. Zanedbáva sa aj znečisťovanie životného prostredia škodlivými splodinami produkovanej automobilmi, ktoré dopravujú drevnú biomasu priamo k odberateľom (napr. do elektrárne alebo teplárne).

Iba pre porovnanie elektráreň o tepelnom výkone 25 MWt a s elektrickým výkonom  8 MWe spotrebuje približne 100 000 m³ drevnej biomasy za rok, ktorú dopraví približne 12 až 15 kamiónov dreva za deň. Ak predpokladáme, že priemerná vzdialenosť medzi elektrárňou a zdrojom drevnej biomasy je okolo 50 km, denne kamióny najazdia 600-750 kilometrov. Samotná doprava biomasy za jeden deň vyprodukuje 75-94 g prachu PM2,5 82-103 g prachu PM10, a 3 211-4 015 g NO_x [9].

 

Zemný plyn prispieva k znižovaniu emisií skleníkových plynov

Skleníkové plyny nemajú priamy negatívny vplyv na ľudské zdravie tak, ako je tomu v prípade základných znečisťujúcich látok, avšak spôsobujú zmeny v klimatickom systéme Zeme. Rozhodujúcou zložkou spôsobujúcou skleníkový je oxid uhličitý (CO₂), pričom doba jeho pôsobenia v atmosfére je 50 až 200 rokov. Vypúšťanie emisií CO₂ do atmosféry spôsobené ľudskou činnosťou pochádza predovšetkým zo spaľovania fosílnych palív (80 až 85%) [10] a z masívnej ťažby stromov.

Avšak množstvo CO₂ uvoľnené pri spaľovaní fosílnych palív závisí od pomeru vodíka a uhlíka (H : C). Zemný plyn vzhľadom  na priaznivý pomer H : C (4 : 1), najnižší zo všetkých palív, vykazuje aj najnižšie emisie CO₂ na jednotku tepla. Pri spaľovaní zemného plynu sa uvoľňuje v porovnaní s inými palivami podstatne menej CO₂, viď porovnanie podľa typu zdroja a paliva v tabuľke č. 2.

 

Tab č.2: množstvo produkovaného CO2 a úspora pri náhrade zdroja (výkon 8 MWe a 20 t/hod. pary)

Rovnako aj prínos využívania zemného plynu v doprave je nepopierateľný. Vozidlá na zemný plyn produkujú o 20% menej emisií CO2 ako vozidlá na kvapalné pohonné hmoty (benzín, nafta) [12].

 

Technológie na zemný plyn umožňujú znižovať energetickú náročnosť

Nakoľko sa Slovensko vyznačuje prevahou priemyslu s vysokou energetickou náročnosťou, je potrebné prijímať čo najefektívnejšie opatrenia na jej znižovanie. Od roku 2007, kedy bola prijatá Koncepcia energetickej efektívnosti SR, sa situácia postupne zlepšuje. Momentálne je v príprave tretí Akčný plán energetickej efektívnosti na roky 2014 až 2016 s výhľadom do roku 2020, ktorý určuje priority v oblasti energeticky efektívneho nízkouhlíkového hospodárstva.

V oblasti konečnej spotreby je efektívne uplatnenie vysokoúčinných technológií na báze zemného plynu možné vo všetkých sektoroch. V sektore budov, priemyslu, ako aj vo verejnom sektore je možné nahrádzať zastarané a energeticky náročné zariadenia za moderné úsporné technológie na báze zemného plynu.  S minimálnou produkciou emisií, nenáročnou obsluhou, plynulou prevádzkou, nízkymi nárokmi na priestory a stabilnou kvalitou vstupného paliva, ako sú napríklad kondenzačné kotle na báze zemného plynu alebo kogeneračné jednotky vyrábajúce teplo a elektrickú energiu, prípadne chlad.

Čo sa týka znižovania primárnej spotreby energie, čiže v premene, prenose a distribúcii energie, je priestor pre výstavbu, rekonštrukciu a modernizáciu zariadení na výrobu elektriny a tepla vysoko účinnou kombinovanou výrobou v zariadeniach na báze zemného plynu.

Realizácia opatrení Akčného plánu bude podporená viacerými finančnými mechanizmami, z ktorých najkľúčovejšie sú obsiahnuté v operačných programoch OP Kvalita životného prostredia (OP KŽP) a Integrovaný regionálny operačný program (IROP). Podľa súčasného znenia OP KŽP sa plánuje podpora vysokoúčinnej kombinovanej výroby (VÚKV) aj na báze zemného plynu prostredníctvom aktivity „Výstavba, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny a tepla VÚKV s maximálnym tepelným príkonom 20 MW“.

Dôležité je upozorniť na fakt, že od 1.1.2014 je zamedzené využívanie investičnej pomoci vyplývajúcej z OP KŽP a zároveň tzv. prevádzkovej pomoci vyplývajúcej zo zákona č. 309/2009 Z.z. o obnoviteľných zdrojoch energie a VÚKV, ktorými je povinný výkup elektriny za cenu elektriny na straty a doplatok na vyrobenú elektrickú energiu.

Kľúčovým vstupom pri rozhodovaní o modernizácií energetického zdroja sú investičné a prevádzkové náklady. Tak ako vyplýva z analýz Úradu pre reguláciu sieťových odvetví, najnižšie referenčné ceny investičných nákladov na výrobu elektriny majú v porovnaní s technológiami na iné palivá, či fosílne alebo obnoviteľné, práve technológie na báze zemného plynu. V týchto nákladoch sú započítané odpisy majetku, prevádzkové a režijné náklady, ako aj kalkulovaný zisk. Zemný plyn má dlhodobo stabilnú cenu, na rozdiel od drevnej štiepky, ktorej cena v priebehu rokov 2005 až 2011 vzrástla až o 20% (Zelená správa 2011, Ministerstvo pôdohospodárstva SR).

 

Záver

Zemný plyn je zo všetkých fosílnych palív najšetrnejší k životnému prostrediu. Nazdávame sa, že vzhľadom na bohaté skúsenosti s využívaním zemného plynu na Slovensku, môže zemný plyn Slovensku výrazne pomôcť k napĺňaniu cieľa prechodu na trvalo udržateľné nízkouhlíkové hospodárstvo.

Je to predovšetkým vďaka dostupnosti špičkových, vysokoúčinných technológií a možnosti zaujímavej návratnosti vynaložených investícií pri správnom nastavení technológie na báze zemného plynu. S prihliadnutím na rozsah zásob, na uvedené environmentálne, ekonomické a užívateľské výhody, je opodstatnené považovať zemný plyn za palivo budúcnosti.

 

 

 

Použitá literatúra:

[1] European Environmental Agency, Air quality in Europe – 2016 report, Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2013, str. 9, ISBN 978-92-9213-406-8, ISSN 1725-9177, doi:10.2800/92843

[2] www.tzbportal.sk

[3] Ministerstvo hospodárstva SR, Návrh Energetickej politiky SR, október 2014, Bratislava, str.55

[4] Hodnotenie kvality ovzdušia v SR 2015, autor: SLOVENSKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV

[5] Úrad verejného zdravotníctva Slovenskej republiky, Správa o zdravotnom stave obyvateľstva SR za roky 2009 – 2011, september 2012, str. 57

[6] https://eu-cancer.iarc.fr

[7] www.airclim.org

[8] www.uvzsr.sk, dokument „Vystavenie detí znečistenému vonkajšiemu ovzdušiu (PM10 a PM2,5)“ European Environment and Health System

[9] www.epa.org, Emissions Fact

[10] https://www.zemniplyn.cz/ekologie/

[11] Odborná environmentálna analýza zameraná na znižovanie znečisťovania životného prostredia SR vplyvom zvýšeného využívania zemného plynu ako náhrady za iné palivá, autor: ENPI, s.r.o., február 2014, Bratislava

[12] www.cng.cz

* Ilustračné obrázky (zdroj: www.istockphoto.com)