Ani zázrak, ani ďábel

Technologie separace a ukládání oxidu uhličitého brání jeho úniku do ovzduší

Letos koncem ledna zveřejnila Evropská komise komplexní návrh opatření v oblasti energetiky a ochrany životního prostředí, který vzbudil nesouhlasné reakce průmyslu („moc drastické“) i ekologů („málo ambiciózní“). Kromě hojně diskutovaných obnovitelných zdrojů a evropského obchodovacího systému s emisními povolenkami se nově objevuje téma separace a ukládání oxidu uhličitého (CCS, Carbon Capture and Storage). Podstatou technologie CCS je oddělení CO2 ze spalin (nebo ze zplyněného produktu) fosilního paliva, jeho transport potrubním systémem a následné uložení ve vhodné geologické formaci. Cílem je nevypustit vzniklý CO2 do atmosféry a izolovat jej po dobu geologických period. CCS by měl být jednou z cest, jak dosáhnout výrazných redukcí emisí CO2 při zachování možnosti využití fosilních paliv. Zásoby uhlí a fosilních paliv jsou stále značné (uhlí celosvětově na stovky let) a opuštění výroby energie z nich je v dohledné době nemyslitelné. Fosilní paliva budou hrát významnou roli v energetice nejen mnoha velkých států (USA, Austrálie, Kanada, Indie, Čína), ale i menších, jako jsou Polsko či ČR. Rozumnou strategií se zdá být sledování potenciálního uplatnění CCS společně s jinými opatřeními (energetické úspory, obnovitelné zdroje, jaderná energie a tak dále). Jejich konkrétní mix by však měl vyhovovat nejen podmínkám a možnostem daného státu, ale i strategii firem, nikoli však „nařízením shora“.

Přijatelný koncept

Urychlenému nasazení technologie CCS brání nejen její neověřené fungování v reálných podmínkách energetiky a legislativní a podnikatelské nejistoty v této oblasti, ale i obrovská nákladovost. Proto EU podporuje zprovoznění deseti až dvanácti plnokapacitních demonstračních jednotek do roku 2015 (paradoxně však její přímá finanční podpora není příliš pravděpodobná) a navrhuje novou směrnici zaměřenou na bezpečné ukládání CO2 v geologických formacích. Cílem zavedení demonstračních jednotek je prokázat funkčnost celého řetězce technologie CCS, tedy od separace CO2 až po jeho uložení. Demonstrační jednotky však nelze vybudovat bez finanční podpory. Jde totiž o rizikové projekty, u nichž je návratnost prostředků značně nejistá, ba téměř vyloučená. Až v následujícím období, zhruba po roce 2025, se počítá s komerčním uplatněním CCS. V té době by cena emisí uhlíku měla stimulovat výstavbu těchto technologií bez podpůrných a garančních nástrojů díky fungujícím tržním mechanismům. Širšímu uplatnění CCS dnes brání mnoho překážek a nejistot včetně věrohodné znalosti geologických kapacit, existence povolovacích mechanismů a v neposlední řadě i určité přijatelnosti veřejností. Zajímavé je, že nevládní ekologické organizace nezaujímají vůči CCS stejný negativní postoj jako k ostatním projektům „velké energetiky“. Některé sice nadále zastávají pozice environmentálního fundamentalismu a energetického naivismu, ale další existenci CCS připouštějí jako nutné zlo (například World Wild Fund) a část z nich koncept CCS podporuje (kupříkladu Bellona Foundation).

Náklady

Ekonomické aspekty aplikace CCS je dobré osvětlit. Fungující jednotka CCS je poměrně složité a investičně náročné zařízení a nároky klade i na energii a materiál (proto má také významné provozní náklady). Nákladově představuje klíčovou část separační jednotka spojená s kompresní. Běžné elektrárenské spaliny, které dnes procházejí komínem, obsahují jen zhruba dvanáct procent CO2 za normálního tlaku. Oddělení CO2 je proto extrémně náročné. Separační jednotkou musí projít celý objem spalin, což u elektrárny s výkonem stovek megawattů představuje miliony metrů krychlových za hodinu. Proto dnes probíhá intenzivní výzkum a vývoj metod separace CO2 a v budoucnu se očekávají významné, až průlomové inovace (garantovat je však nelze). Ty umožní efektivnější oddělení CO2 bez významných negativních vlivů na účinnost elektrárny a cenu produkované energie. Technologická zdokonalení jsou tedy možná, nebudou však zadarmo. Připravují se například efektivní postupy spalování čistým kyslíkem nebo oddělení CO2 po zplynění fosilního paliva. Síť pro přepravu CO2 by neměla být příliš náročná na provoz (investičně však ano). Příprava i provoz ukládací vrtné sítě budou nezanedbatelnými položkami - vrty půjdou do hloubky pod 800 metrů. Je nutné si uvědomit, že celá skládanka musí být pohromadě jak při rozhodnutí o investici (nikdo nebude utrácet miliardy za separační jednotku, nebude-li mít zajištěné dostatečné kapacity pro uložení CO2), tak při vlastním provozu (výpadek jedné části nesmí ohrozit ostatní). Ohledně zavádění technologie CCS se však lze částečně poučit z existujících aplikací.
Separačních provozů CO2 v energetice sice moc není a jsou především experimentálního druhu, jeho poměrně rozsáhlá transportní síť však existuje v USA (s kapacitou přes 35 milionů tun CO2 za rok). Ukládání oxidu uhličitého se provádí ve větším měřítku v Norsku kvůli dani na emise CO2, v Kanadě a USA, kde je zase důvodem intenzifikace těžby ropy, ovšem daňově podporovaná. Evropská komise předpokládá vznik celoevropské přepravní sítě CO2 podobné plynovodům - to je však vzdálená budoucnost. V první fázi aplikace CCS se předpokládá vybudování málokapacitního přepravního systému s následným rozšířením pro několik zdrojů v regionu.

Aktivity ČEZ

ČEZ vychází vstříc výzvám v energetice, a proto pečlivě sleduje i oblast CCS a účastní se všech klíčových aktivit, jako jsou evropská technologická platforma nebo výzkumné programy Evropské komise. Vyhodnocuje i možnost zřízení demonstrační jednotky CCS buď u nové a vysoce účinné elektrárny v severních Čechách nebo v lokalitě Hodonín. A to s využitím nejpokročilejších separačních postupů, které jsou dnes k dispozici. Všechny tyto možnosti mají své výhody a nevýhody a také meze a nejistoty. Současné práce jsou zaměřené na vyhodnocení proveditelnosti těchto možností včetně nákladovosti. Aktivity ČEZ v oblasti CCS odpovídají jeho velikosti a ambicím na energetickém trhu - především ve střední a jihovýchodní Evropě. V ČR se otvírá jedinečná možnost financovat vznik demonstrační jednotky s pomocí prostředků z prodeje emisních kreditů. To připouští i usnesení vlády z listopadu 2007. Tato možnost by rozhodně neměla být promarněna, protože alternativy v podstatě neexistují. Zavedení demonstrační jednotky CCS v ČR by znamenalo velký impulz pro domácí výzkumně-vývojovou, inženýrskou a dodavatelskou sféru, neboť bude třeba uskutečnit související vývojové a ověřovací práce a protože značná část zařízení by se vyráběla v ČR dle zahraničních licencí. Pokrok v oblasti CCS může být také jedním z důležitých témat českého předsednictví EU v oblasti energetiky - i kvůli předpokládanému projednávání značně diskutovaného „balíčku“. Technologie CCS je dosud na počátku a určitě se objeví mnoho komplikací, které dnes nejsou známé či se jen předvídají. V CCS lze vidět důležitý potenciál, nikoli však všeobecnou spásu pro řešení klimatické změny.

Předpověď

Na závěr se pokusím předpovědět další vývoj. Brzy nastane prozření a ambiciózní cíle bude nutné zkorigovat. V Evropě vnikne pouze pět až sedm demonstračních jednotek CCS, některé na bázi vzájemné spolupráce energetických společností. Legislativa nebude přikazovat výstavbu jednotek CCS, protože to bude technicky a ekonomicky neodůvodnitelné. V horizontu dvaceti let budou ověřeny efektivnější metody separace a po roce 2030 se stanou další generace jednotek CCS běžnou součástí výroby energie z uhlí. V delším časovém horizontu nastane částečné prolnutí energetické a petrochemické branže a separovaný CO2 bude sloužit k výrobě využitelných produktů včetně paliv. Tato část CO2 se však bude opět dostávat do atmosféry. Dokonalá řešení totiž neexistují.

Souvislosti

Podstatou technologie separace a ukládání oxidu uhličitého (CCS) je jeho oddělení ze spalin fosilního paliva.
Oxid uhličitý se odvádí potrubním systémem a následně ukládá ve vhodné geologické formaci.
Cílem je nevypustit vzniklý CO2 do atmosféry a izolovat jej po dobu geologických period.
Technologie CCS by měla být jednou z cest jak dosáhnout výrazných redukcí emisí CO2 při zachování možnosti využití fosilních paliv.

Výhled

Zavedení technologie CCS brání její neověřené fungování v podmínkách energetiky, legislativní a podnikatelské nejistoty a obrovská nákladovost.
EU podporuje zprovoznění deseti až dvanácti plnokapacitních demonstračních jednotek do roku 2015.
Navrhuje novou směrnici pro bezpečné ukládání CO2 v geologických formacích.
S komerčním uplatněním technologie CCS se počítá zhruba po roce 2025.