Limity energetického využití odpadu

Podle hierarchie nakládání s odpady je preferováno jejich opětovné využití před materiálovým využitím, energetickým využitím a skládkováním. Tato hierarchie by měla být respektována všude tam, kde je to technicky možné a vyšší stupně hierarchie jsou dosaženy s přiměřenými náklady a dopady na životní prostředí.

Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 3/2017.

Existují typy odpadů, které jsou z hlediska možností dosažení vyšších stupňů hierarchie nakládání velmi problematické. Jako konkrétní příklad lze uvést směsný komunální odpad (SKO, kat. č. 200301), který reprezentuje zbytkový odpad po separaci prováděné přímo producenty odpadu – občany. Jeho produkce je spjata s celkovou životní úrovní, existencí nezbytné infrastruktury pro separovaný sběr a v neposlední řadě ochotou producentů třídit.

V závislosti na stupni třídění je materiálové využití zbytkového SKO v zásadě minimální či spíše nemožné. Toto potvrzují nedávné zkušenosti z provozu zařízení pro mechanicko-biologickou úpravu v Polsku, kde materiálově využitelné výstupy ze zařízení tvoří v průměru jen asi 3 % vstupní hmotnosti odpadu. Postupujeme-li níže hierarchií, je preferovanou formou energetické využití před odstraněním.

Co je „energetické využití“

Jako energetické využití SKO je chápáno jak jeho přímé zpracování v zařízeních pro energetické využití odpadů (EVO), tak i zpracování nepřímé, kdy je energeticky využívána kalorická frakce zbytkového SKO (výroba paliv z odpadů s určitými možnostmi uplatnění).

Z pohledu legislativy je snaha stavu v souladu s hierarchií (tzn. energetické využití) dosáhnout tím, že pokud lze odpad energeticky využít, bude toto podporováno principem zdanění nebo regulací méně žádoucí formy nakládání. Jako konkrétní příklad lze uvést aplikaci zvýšeného skládkovacího poplatku na nechtěné způsoby nakládání nebo nedávno schválenou vyhlášku 387/2016 Sb., která stanovuje, že: „Výstup z úpravy směsných komunálních odpadů může být ukládán na skládku, pouze pokud jeho výhřevnost v sušině nepřekročí hodnotu 6,5 MJ/kg“. Na druhou stranu by neměl být zdaněn a omezován odpad, který nemá alternativu, tzn. nelze mu předcházet, je materiálově a energeticky nevyužitelný. Z tohoto důvodu je zcela legitimní odborná diskuze limitních parametrů odpadů pro jejich energetické využití. Za klíčový parametr je považována výhřevnost a dále splnění podmínky R1 dle evropské směrnice 2008/98/ES.

Článek se zabývá využitelností SKO s velmi nízkou výhřevností (LHV – lower heating value), tj. LHV na úrovni limitu definovaného vyhláškou 387/2016 Sb. Článek se věnuje i souvisejícím tématům, jako je problematika správného vyhodnocení kritéria Energy efficiency, možné zdroje odpadu s nízkou výhřevností a zmíněna je i nutnost uplatnění produktů procesu EVO. Závěry vychází z těchto základních předpokladů:

  • SKO bude zpracován bez spotřeby přídavného paliva a při dosažení minimální teploty spalování 850 °C,
  • bude splněna podmínka R1, tj. kritérium Energy Efficiency dle evropské směrnice 2008/98/ES.

Shrnutí a závěr

Vyhláška 387/2016 Sb. zpřísňuje parametry výstupů z úpravy SKO, které mohou být ukládány na skládku. Limitní hodnota výhřevnosti sušiny nesmí nepřekročit hodnotu 6,5 MJ/kg.

Jak ukazují výpočty v článku, zařízení pro energetické využití odpadů lze technicky navrhnout i pro zpracování odpadů s velmi nízkou LHV blížící se hodnotě 4 MJ/kg ve vlhkém stavu, pokud to bude potřeba. Takové zařízení splní legislativní požadavky a dle stupně využití vyrobeného tepla také minimální hodnotu R1.

V této souvislosti byl demonstrován vliv zvýšené separace na průměrné hodnoty výhřevnosti SKO. Pokles výhřevnosti SKO bude v tomto případě mírný, přesto s ním je nutné při plánování ekonomiky zařízení EVO počítat. Nicméně LHV zbytkového SKO lze i v tomto případě očekávat výrazně nad limitními hodnotami pro energetické využití. Nižší výhřevnost přichází v úvahu pouze v případě dalších neefektivních úprav zbytkového SKO.

Promíchávání a homogenizace SKO a dalších spalitelných odpadů z různých zdrojů v bunkru zařízení EVO vede ke zmenšení provozních extrémů, což ve výsledku umožňuje efektivně energeticky využít i odpady o nízkých výhřevnostech, které by jinak byly skládkovány nebo energeticky využity pouze za zcela jiných ekonomických podmínek a ve specificky navržených jednoúčelových zařízeních.

Rozdělení zbytkových materiálově nevyužitelných odpadů (SKO) na více frakcí o různých výhřevnostech vždy povede k  horším výsledkům z pohledu využití SKO jako celku. Konkrétním příkladem může být mechanická úprava, která v zásadě SKO rozdělí na kalorickou frakci a dále nevyužitelný zbytek, který nebude možné skládkovat. Rozdělení SKO do více proudů tedy vede k nedodržení hierarchie, protože nízkokalorickou část nelze samostatně využít. Původní SKO je bez problému energeticky využitelný jako celek (směs frakcí i s nízkou výhřevností). Dle hierarchie nakládání je energetické využití preferovanou formou pro SKO, kdy dochází k maximalizaci využití veškerého energetického obsahu všech komponent.

Přestože lze polemizovat nad praktickým prováděním kontrol výhřevnosti odpadů ukládaných na skládky, principiálně je ve vyhlášce 387/2016 Sb. navržené omezení kalorického obsahu ukládaných odpadů správné, protože předchází neefektivním formám nakládání s odpady a snaží se maximalizovat využití odpadů v souladu s hierarchií nakládání s odpady.

(Poděkování: Příspěvek vznikl na základě finanční podpory poskytnuté Technologickou agenturou České republiky v rámci výzkumného projektu č. TE02000236 Waste-to-Energy (WtE) Competence Centre.)

Jiří Kropáč, Ondřej Putna, Martin Pavlas, VUT v Brně

Obrázky:

Zbytkový směsný komunální odpad (SKO) pro další energetické využití. Foto archiv Energie 21

Modelování nižší LHV paliva úpravou podílu vlhkosti a popelovin – znázornění pomocí ternárního diagramu

Závislost minimální výhřevnosti na obsahu O2 v suchých spalinách

Porovnání oblasti spalitelných odpadů a limitní hodnoty výhřevnosti odpadu 6,5 MJ/kg v sušině

Závislost hodnoty kritéria Energy efficiency, tj. faktor R1, na LHV odpadu při mezních hodnotách uplatnění tepla (tři varianty výroby energie: výroba elektřiny parní protitlakou turbínou, výroba elektřiny v kondenzační odběrové turbíně s odběrem 70 % hm páry, výroba elektřiny v kondenzační odběrové turbíně s odběrem 30 % hm páry)

Histogram průměrných výhřevností SKO v jednotlivých českých ORP, predikce s předpokladem výrazného zvýšení separace výhřevných složek z komunálního odpadu

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *