Popílek není odpad, nýbrž produkt

Ta doba je pryč a přesto mám pořád pocit, že elektrárny a teplárny i přes vše, co pro společnost svou činností znamenají, jsou jaksi producentem něčeho nečistého. Kde končí struska? Kde končí popílky? Kam se to všechno dává? Určitě toho není málo. Využil jsem příležitosti a zajel si na elektrárnu v Tušimicích. Jak jsem nakoupil, nyní prodávám

Uhelná energetika a oběhové hospodářství

Elektrárna Tušimice má čtyři 200 MW bloky. Palivo se dodává po pásových dopravnících přímo z Dolů Nástup a teplo, produkované při výrobě elektřiny vytápí nedalekou Kadaň. Struska, která zůstává po spalovacím procesu, je vhodným materiálem pro rekultivaci staveb, využívá se i jako technické zabezpečení skládek a je vhodná po jasně vytyčených požadavcích i do liniových staveb. 

Toto je velmi dobrý příklad, že i konvenční technologie výroby elektrické energie může zapadat v mnoha směrech do základních pravidel oběhového hospodářství.

Zvláštní kapitolou v činnosti elektrárny je výroba vedlejších energetických produktů (VEP) – kam kromě strusky spadá energosádrovec (využití energosádrovce bude věnován samostatný text - pozn. red.) a zejména popílky. Popílek se již dlouhá desetiletí využívá při výrobě cementu, betonů a dalších materiálů využívaných ve stavebnictví. 

Úletový popílek tedy není odpadem, jak je dlouhodobě vnímáno veřejností, nýbrž produktem, jeho výroba je velmi sofistikovaná a ničím se neliší od jiných.

Výroba popílku je sofistikovaná

Tento popílek obsahují spaliny odváděné ze spalovacího procesu. Elektrofiltry pomocí elektrod zachycují prachové částice poletavého popílku a materiál třídí na frakce různé zrnitosti. Celý proces by se dal lehce přirovnat k výrobě mouky. 

Hladká, polohrubá, hrubá, každá se hodí k výrobě jiné potraviny. I zde se popílek bude produkovat ve třech typech, které se -pak míchají přesně dle potřeb odběratelů. Betonáři a cementáři mají zaběhlé receptury výroby a požadují přesný objem dané zrnitosti.

Nejjemnější frakce se vyprodukuje zhruba 2-3 %, té hrubší do 10 %, úletový popílek s nejvyšší zrnitostí je pak vyráběn v objemu cca 80% a zbytek je hrubý popel odlučovaný gravitační cestou. Měsíčně se ze spalin odstraní zhruba 120 tisíc tun úletového popílku, což je množství, které není možno distribuovat pro stavební účely. 

Prodat řády desítek tisíc tun měsíčně ale není problém, což také není málo. A je to především tím, že elektrárna bude schopna v distribučním centru namíchat odběrateli přesně to, co ke své výrobě potřebuje.

Ekonomika, kvalita, ekologie

Hlavní využití popílku nalezneme v segmentu stavebnictví s majoritním zastoupením na poli náhrady cementu, kdy takto používané popílky musí splňovat příslušnou normu ČS EN 450-1, která udává kvalitativní kritéria pro popílky do betonu. 

Značným přínosem distribučního centra Elektrárně Tušimice bude garance kvality popílku, která v posledních letech na poměrně letitých elektrárnách v ČR kolísá, a to především v souvislosti s ekologizací uhelné energetiky.

Nové Distribuční centrum pro ekologické využití popílku je v současné době ve výstavbě. Přesto je již jasné, jak bude proces distribuce probíhat. Speciální nákladní/cisternový vůz přijede na parkoviště s požadavkem. Dostane pořadové číslo a jeho požadavek se zadá do systému. 

V momentě, kdy přijde na řadu, zajede na místo nakládky a počítač přesně navážené frakce nasype. V dopravních trasách při nakládce dojde k homogenizaci zvolené směsi frakcí.

Popílek je pro betonáře zajímavý především ekonomicky. Beton, jehož hlavní a nejdůležitější složkou je samozřejmě cement, je při výrobě „nastavován“ právě popílkem (tzv. směsné cementy). Cena popílku je nepoměrně nižší, než cena cementu a pakliže je popílek kvalitní, může v mnoha směrech cement nahradit. To snižuje náklady na výrobu betonu.

Kvalitativně je popílek rovněž velmi vhodnou složkou betonu. Cement, který je velmi jemným "pudrem" je v symbióze s kvalitním popílkem dané zrnitosti a kamenivem kvalitnější, než bez popílku.

Svou nejdůležitější práci odvádí popílek ve fázi tuhnutí betonu. Cement velmi ostře reaguje s vodou. Při masivních stavbách - například při stavbách přehrad, mostů a podobně - cement v reakci s vodou dramaticky zvyšuje teplotu. Popílek fázi tuhnutí nepatrně zpomaluje a tím snižuje výrazně nežádoucí teplotu tuhnoucího betonu. Nedochází pak k mikroskopickým trhlinám a jiným poškozením a výsledný beton je kvalitnější.

Mýty a předsudky

Využití tohoto VEP je tedy především ve výrobě betonu a v dalších stavebních hmotách. Odborní vědečtí pracovníci např. z Vysokého učení technického v Brně, Vysoké školy chemicko-technologické nebo Českého vysokého učení v Praze aj. se zabývají dalšími možnostmi. 

Obecně se ale dá říci, že k využívání popílku panuje jakási neochota. Příčinou je především malá informovanost, historicky má popílek punc něčeho, čeho je velmi mnoho, není to zdravé a obtížně se odstraňuje. Za dob bývalých se jím zasypávalo, co se dalo a hlídání kvality navíc prakticky neexistovalo.

Důvodem k těmto předsudkům je nevhodné nakládání s tímto VEP v historii. Přitom je neoddiskutovatelný fakt, že vhodné nakládání s popílkem a jeho vhodné využití může být velmi ekonomicky výhodné. Je to výhodné také ekologicky a v neposlední řadě kvalitativně. Efekty popílku ve využití v materiálech jsou výborné. Jako důkaz existuje řada studií, průkazných zkoušek a samotnou kvalitu již prověřil čas.

Elektrárny, na rozdíl od tepláren, vyrábějí VEP celoročně, což je pro stavebnictví výhodné. Teplárny produkují popílek masivně přes zimu, což je zrovna ve stavebnictví okurková sezona. V Tušimicích, v Prunéřově, Počeradech a dalších elektrárnách je pro potřeby stavebnictví materiálu dost. A protože je výroba opravdu sofistikovaná, dostane odběratel na produkt garanci kvality.

Snižování emisí a kvalita popílku

V průběhu posledních let se odstraňuje ze spalin stále více popílku. Snižování emisních limitů samozřejmě ovlivňuje jeho kvalitu. Je třeba rozlišovat, jaké metody jsou k dosažení těchto limitů využívány.  

Technologie odstranění je pro kvalitu VEP důležitá. Je třeba si uvědomit, že vše co se řeší a bude v rámci ekologizace řešit, nesmí řešit pouze jedno kriterium. Odstranění nežádoucích látek z plynu po spalovacím procesu jej vyčistí, nesmí to ale znamenat, že to udělá z popílku komplikovaně využitelný nebo dokonce nevyužitelný materiál.

Stále větší tlak na ekologizaci uhelných elektráren a tepláren prostřednictvím BREF či CLP , donutilo před několika lety investovat do modernizace technologie elektrárny v Tušimicích. Nařízení o maximálním množství do 200 mg/m3 NO_x vyžadoval investici desítek mld. korun. 

V momentě, kdy investice proběhla a nová technologie splňovala požadovanou hranici a zvýšila účinnost elektrárny, přišlo nařízení nové, které limit snížilo na 175 mg/m3 NO_x. Toto snížení bohužel vyvolá další investici v řádech minimálně stovek mil.. A nejde pouze o investici do snižování emisí. 

Je nutné vybudovat jakousi chemickou továrnu k tomu, aby se zachovala kvalita popílku k jeho dalšímu využití. Po tak důkladné denitrifikaci totiž v popílku zůstane jisté množství amonných solí. Takové popílky jsou pak dále využitelné za určitých podmínek, které s sebou ovšem přínášejí další náklady na rozsáhlý monitoring a další návazná opatření. 

Nejde jen o investici, jde i o zásadní zvýšení provozních nákladů na denttrifikaci spalin. To vše pak celkově zdražuje výrobu energie z uhlí.

Ekonomická situace není růžová

Náklady na obnovitelné zdroje jsou ale stále ještě daleko vyšší. V normálním tržním prostředí by cena měla být stavěna na výši nákladů. Tak se ale neděje. Technologie působící na životní prostředí méně negativně než uhelné elektrárny jsou samozřejmě zvýhodňované a cena není odrazem nákladů, nýbrž je netržně regulována a velmi nízká.

To způsobí, že některé provozy to prostě ekonomicky neunesou. A pokud by to unesly, nejsou vystavěny tak, aby mohly v areálu postavit další provoz. Bude to zcela jistě znamenat konec některých subjektů na energetickém trhu.

Další nevýhodou je, že energie z obnovitelných zdrojů má v síti přednost. Energie z uhlí je pak doplňková a pokud je jí přebytek, cena jde dolů, což je pro uhelné elektrárny téměř likvidační. Zde je nutné podotknout, že uhelná energie má na trhu zatím nezastupitelný podíl a bez ní se zatím prostě neobejdeme.

I přes tyto skutečnosti, které znamenají pro provoz elektrárny Tušimice značné potíže, zvýšení účinnosti bloků na více než 40 % je pozitivem celé záležitosti. Náklady na výrobu se dramaticky zvyšují, ale cena energie z uhlí stále klesá. To je pro ekonomiku elektrárny velmi obtížné. Přes to se počítá s tím, že tušimická uhelná elektrárna bude činná do roku 2045 - 2050.

Nové distribuční centrum velmi kvalitního popílku z Tušimic bude v brzké době spuštěno. Výstavba podobného centra se chystá i na elektrárně v Prunéřově. Disponibilita kvalitních popílků je nasnadě. Cementáři a především betonáři tedy mají možnost přinést do svých činností ekonomickou efektivitu a vyšší kvalitu.

Fotogalerie: