Materiálové toky při kogenerační výrobě tepla a elektrické energie v městské teplárně

Bc. Marcela Pergerová, dipl. tech.

Master's thesis

Material flows in combined heating and power plant

Abstract:

V České republice je v současné době vyráběna přibližně polovina elektrické energie a přes 90 % veřejně distribuovaného tepla z fosilních paliv, z nichž převažuje hnědé uhlí těžené v severozápadním území České Republiky. Výroba elektrické energie a tepla tak značně zatěžuje životní prostředí České republiky. Jednou z cest ke zmírnění dopadů výroby elektrické energie na životní prostředí je modernizace stávajících zdrojů. V roce 2015 došlo k celkové rekonstrukci teplárny C-Energy Planá, která se zabývá kogenerační výrobou elektrické energie a tepla z fosilních paliv. Původní práškové kotle na hnědé uhlí byly nahrazeny kotli fluidními. Dopady kogenerační výroby tepla a elektrické energie před rekonstrukcí a po rekonstrukci teplárny byly hodnoceny na základě analýzy materiálových toků a analytické metody posuzování životního cyklu LCA jako dva různé systémy. V rámci analýzy materiálových toků byly identifikovány a kvantifikovány významné vstupy a výstupy materiálů u obou posuzovaných systémů. Na základě výsledků analýzy materiálových toků byly hodnoceny dopady systémů na životní prostředí pomocí zvolených indikátorů pro kategorie dopadů: úbytek fosilních paliv, globální klimatická změna, acidifikace, eutrofizace, vznik fotooxidantů a množství vznikajících odpadů. Výsledky analýzy materiálových toků ukázaly, že došlo ke snížení všech sledovaných emisí do ovzduší, ke snížení spotřeby fosilních paliv a ke zvýšení celkové produkce odpadů. Největší dopad na životní prostředí u obou sledovaných systémů měl indikátor kategorie dopadu globální klimatická změna. Systém využívající modernější technologii měl nižší hodnotu indikátoru kategorie dopadu globální klimatická změna o 30 %, nižší hodnotu indikátoru kategorie dopadu vznik fotooxidantů o 93 %, nižší hodnotu indikátoru kategorie dopadu eutrofizace o 60 %, nižší hodnotu indikátoru úbytek fosilních paliv o 11 %. Hodnota indikátoru množství odstraněných odpadů byla vyšší o 65 %. Výsledky dokazují, že výroba elektrické energie a tepla z fosilních paliv může v současnosti zvyšovat účinnost výroby a čištění spalin a tím omezovat většinu negativních dopadů na životní prostředí.

Abstract:

Approximately half of the total amount of electricity and more than 90 % of heat is currently made of fossil fuels in the Czech Republic, as regards fossil fuels brown coal mined in the north-western region of the country prevails. Therefore, production of electricity and heat significantly burdens the environment in the Czech Republic. One of the ways how to moderate the impact of electricity production on the environment is to modernize the existing plants. In 2015 the heating plant operated by C-Energy Planá, which produces electricity and heat from fossil fuels in a combined production cycle, was completely renovated. Original pulverized lignite boilers were replaced with fluid-bed boilers. The impact of combined heat and power production before and after the renovation of the plant was evaluated, as if there were two different systems, based on an analysis of material flows and by using the analytical method of life-cycle assessment (LCA). The analysis of material flows identified and quantified significant inputs and outputs of materials in both of the assessed systems. Based on the material flow analysis results the environmental impact of the systems was assessed using selected impact category indicators: global climatic change, acidification, eutrophication, formation of photo-oxidants, loss of energy from fossil fuels and the amount of produced waste. Results of the material flow analysis showed that the amount of all the monitored air emissions has decreased and the general production of waste has increased. In both the monitored systems the global climatic change impact indicator proved to be the most significant. The system using the more modern technology has proven to have 30 % lower value of the global climatic change impact indicator, 93 % lower value of the indicator of photo-oxidants formation, 60 % lower value of the eutrophication impact indicator, 11 % lower value of the energy loss in fossil fuels indicator. The indicator of the amount of disposed waste was 65 % higher. The results demonstrate that nowadays the production of electricity and heat from fossil fuels can increase production efficiency and improve the purification of flue gas and thus reduce most of the negative environmental impacts.

Keywords

spalování uhlí, emise oxidu uhličitého, okyselující emise, posuzování životního cyklu, odpady z energetiky

Keywords

coal burning, carbon dioxide emissions, acidizing emissions, life cycle assessment, waste produced in power industry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Zdeňka Wittlingerová, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Regional Environmental Administration