Elektrownia węglowa
Elektrownia węglowa – elektrownia cieplna, w której paliwem jest węgiel brunatny lub węgiel kamienny.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/24/Agfacolor_Elektrownia_%C5%81aziska_Polska_1939_Henryk_Podd%C4%99bski.jpg/220px-Agfacolor_Elektrownia_%C5%81aziska_Polska_1939_Henryk_Podd%C4%99bski.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f0/Elektrownia_P%C4%85tn%C3%B3w.jpg/220px-Elektrownia_P%C4%85tn%C3%B3w.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Peitz_Kraftwerk_Jaenschwalde_2010.jpg/220px-Peitz_Kraftwerk_Jaenschwalde_2010.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Kraftwerk_Frimmersdorf.jpg/220px-Kraftwerk_Frimmersdorf.jpg)
Budowa
edytujElektrownia węglowa jest elektrownią parową, w której głównymi podzespołami biorącymi udział w konwersji energii są:
W celu podniesienia sprawności cieplnej obiegu termodynamicznego stosowane są zwykle następujące podzespoły:
- przegrzewacz wtórny (nieraz stosowane są dwa przegrzewacze wtórne),
- podgrzewacze regeneracyjne w ilości zwykle od 5 do 11.
Ponieważ spaliny powstałe ze spalania węgla zawierają zwykle szkodliwe związki siarki i azotu oraz pył, więc konieczne jest stosowanie instalacji odsiarczania, odazotowania i odpylania spalin.
W Polsce znaczna większość energii elektrycznej (w 2018 r. ok. 80%) pozyskiwana jest w elektrowniach węglowych[2].
Wpływ na zdrowie i środowisko
edytujSpalanie węgla jest jedną z najbardziej zanieczyszczających środowisko metod produkcji energii. Powoduje znaczne pogorszenie jakości powietrza poprzez emisje toksycznych substancji, takich jak między innymi SO2, NOx, drobnych i dużych pyłów (PM10 i PM2,5) oraz metali ciężkich takich jak np. rtęć i kadm. Uwalniany do atmosfery w trakcie spalania węgla dwutlenek węgla powoduje nasilenie efektu cieplarnianego i w konsekwencji ocieplenie klimatu[3]. Wydobywanie i spalanie węgla powoduje poważne niedobory i zanieczyszczenie wody, poprzez ingerencję w przepływ wód gruntowych i podziemnych, a także wylewanie ścieków, które oddziałują na rzeki, roślinność i zwierzęta. Spalanie węgla przyczynia się także do powstawania kwaśnych deszczy[4].
Zanieczyszczenie | Węgiel kamienny | Węgiel brunatny | Ropa naftowa | Gaz ziemny |
---|---|---|---|---|
CO2 (g/GJ) | 94 600 | 101 000 | 77 400 | 56 100 |
SO2 (g/GJ) | 765 | 1361 | 1350 | 0,68 |
NOx (g/GJ) | 292 | 183 | 195 | 93,3 |
CO (g/GJ) | 89,1 | 89,1 | 15,7 | 14,5 |
Cząstki stałe (g/GJ) | 1203 | 3254 | 16 | 0,1 |
Łączna objętość gazów spalinowych (m³/GJ) | 360 | 444 | 279 | 272 |
W 2008 roku Europejska Agencja Środowiska opublikowała raport, w którym udokumentowano emisje zanieczyszczeń wyprodukowanych przez elektrownie konwencjonalne na terenie Unii Europejskiej[5]. Z raportu WWF z 10 maja 2007 wynika, że elektrowniami, które emitują do atmosfery największe ilości zanieczyszczeń w Polsce są: Elektrownia Bełchatów, Elektrownia Turów, Elektrownia Kozienice oraz Elektrownia Rybnik[6]. Do największych emitentów CO2 w Unii Europejskiej należą jednak Niemcy. We wspomnianym rankingu w pierwszej dziesiątce znajduje się 6 niemieckich elektrowni węglowych, dwie greckie oraz po jednej z Polski i Hiszpanii[6].
Ranking | Elektrownia | Kraj | Paliwo | Powstanie | Operator | Emisja relatywna w g/kWh | Emisja absolutna w mln ton |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Agios Dimitrios | Grecja | Węgiel brunatny | 1984–1986, 1997 | DEH | 1350 | 12,4 |
2 | Kardia | Grecja | Węgiel brunatny | 1975, 1980–1981 | DEH | 1250 | 8,8 |
3 | Niederaußem | Niemcy | Węgiel brunatny | 1963–1974, 2002 | RWE | 1200 | 27,4 |
4 | Jänschwalde | Niemcy | Węgiel brunatny | 1976–1989 | Vattenfall | 1200 | 23,7 |
5 | Frimmersdorf | Niemcy | Węgiel brunatny | 1957–1970 | RWE | 1187 | 19,3 |
6 | Weisweiler | Niemcy | Węgiel brunatny | 1955–1975 | RWE | 1180 | 18,8 |
7 | Neurath | Niemcy | Węgiel brunatny | 1972–1976 | RWE | 1150 | 17,9 |
8 | Turów | Polska | Węgiel brunatny | 1965–1971, 1998–2004 | BOT GiE S.A. | 1150 | 13,0 |
9 | As Pontes | Hiszpania | Węgiel brunatny | 1972–1976 | ENDESA | 1150 | 9,1 |
10 | Boxberg | Niemcy | Węgiel brunatny | 1979–1980, 2000 | Vattenfall | 1100 | 15,5 |
Zanieczyszczenie powietrza
edytujKomisja Europejska 21.11.2011 r. pozwała Polskę do Europejskiego Trybunału Sprawiedliwości, zarzucając brak postępów we wdrażaniu dyrektywy 2008/50/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy (CAFE), która powinna była zostać zaimplementowana przez Polskę do 11.07.2010. Dyrektywa wymaga, by poziom PM10 (większych cząstek) nie przekraczał 50 miligramów/m³ częściej niż 35 razy w roku. Jednakże poziom PM10 w polskich miastach, takich jak Rybnik czy Jaworzno, przekracza dozwolony poziom znacznie częściej. Grupa mieszkańców Rybnika pozwała Polskę z powodu złej jakości powietrza oraz braku planów poprawienia sytuacji. Jak wynika z raportów Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), długotrwałe narażenie na działanie pyłu zawieszonego PM2,5 skutkuje skróceniem średniej długości życia (krótkotrwała ekspozycja na wysokie stężenia pyłu PM2,5 powoduje wzrost liczby zgonów z powodu chorób układu oddechowego i krążenia oraz wzrost ryzyka nagłych przypadków wymagających hospitalizacji). Szacuje się, że życie przeciętnego mieszkańca Unii Europejskiej jest z tego powodu krótsze o ponad 8 miesięcy, a życie przeciętnego Polaka – o 10 miesięcy.
Dwutlenek węgla
edytujW 2015 roku produkcja energii odpowiadała za 42% światowych emisji dwutlenku węgla. 72% emisji w tym sektorze pochodziło ze spalania węgla[8]. Spośród paliw kopalnych, spalanie węgla powoduje największe emisje dwutlenku węgla przypadające na jednostkę wyprodukowanej energii[9].
Emisje mogą być redukowane poprzez większą efektywność oraz wyższe temperatury spalania, a także poprzez zwiększenie efektywności energetycznej. Kolejną alternatywą jest system sekwestracji dwutlenku węgla, jednakże ta technologia jest wciąż rozwijana i zwiększa koszty produkcji energii z paliw kopalnych. Bez wzrostu cen emisji dwutlenku węgla sekwestracja węgla może okazać się ekonomicznie nieopłacalna.
Kwaśne deszcze
edytujEmitowane przez elektrownie węglowe tlenek azotu i dwutlenek siarki powodują powstawanie kwaśnych deszczów. Te gazy są słabo kwasowe jednakże w wyniku reakcji z powietrzem przekształcają się w związki kwasowe jak kwas siarkawy, kwas azotowy i kwas siarkowy, które następnie spadają na ziemię w postaci kwaśnego deszczu[4].
Cząstki stałe
edytujProblemem związanym ze spalaniem węgla są emisje cząstek stałych, które mają bardzo poważny wpływ na zdrowie ludzi. Cząstki stałe pochodzące z elektrowni spalających węgiel mogą być szkodliwe i mieć negatywny wpływ na zdrowie. Badania wykazały, że narażenie na cząstki stałe jest powiązane ze zwiększoną śmiertelnością na choroby kardiologiczne i układu oddechowego. Cząstki stałe mogą podrażniać drogi oddechowe i płuca, co prowadzi do wzmożonych problemów z astmą, chronicznego zapalenia oskrzeli, niedrożności układu oddechowego, problemów z oddychaniem[10].
Istnieją różne rodzaje cząstek stałych, w zależności od składu chemicznego i rozmiarów. Dominującą formą cząstek stałych pochodzących ze spalania węgla jest pył węglowy, kolejnymi są siarczany i azotany. Pył węglowy jest tym co pozostaje po spaleniu węgla, a więc składa się z cząstek węgla, które nie ulegają spaleniu[11]. Rozmiar i skład chemiczny tych cząstek wpływa na zdrowie człowieka[10][12]. Niestety wciąż nieznane są te rodzaje cząstek stałych, które powodują największe szkody, co sprawia trudność we wprowadzeniu odpowiedniej legislacji w tej sprawie.
Istnieje kilka metod, które pomagają ograniczyć emisję cząstek stałych z elektrowni węglowych. Prawie 80% pyłu opada do zbiornika pyłowego, jednakże reszta pyłu przedostaje się do atmosfery[11].
Zanieczyszczenie środowiska
edytujBadania dotyczące zanieczyszczenia w Stanach Zjednoczonych opublikowane w sierpniu 2010 roku przez organizację Earthjustice, Sierra Club oraz Projekt Integracji Środowiska wykazały, że pył węglowy wyprodukowany przez elektrownie spalające węgiel w 21 stanach zanieczyścił glebę i wodę substancjami toksycznymi, które zawierały takie trucizny, jak arszenik i ołów. Zanieczyszczenie pyłem węglowym jest łączone z chorobami układu oddechowego, a także innymi problemami zdrowotnymi[13].
Elektrownie węglowe na świecie
edytujZe względu m.in. na tańsze możliwości podnoszenia efektywności energetycznej oraz rosnącą dostępność taniejących odnawialnych źródeł energii czy krajowe i międzynarodowe regulacje i porozumienia dotyczące ochrony środowiska i klimatu, spadają globalne inwestycje w budowę nowych elektrowni węglowych. Raport „Boom&Bust 2018 – analiza światowej energetyki węglowej” podkreśla, że w latach 2017 i 2016 wszystkie najważniejsze wskaźniki opisujące sytuację energetyki węglowej na świecie znacząco spadły. W 2017 w stosunku do 2015 spadki w liczbie inwestycji w elektrownie węglowe na świecie wyniosły: EW oddane do użytku – 41%, EW w budowie – 38%, rozpoczęcie budów EW – 73% oraz planowane budowy EW – 59%. Największy wpływ na ten megatrend mają ograniczenia węglowych inwestycji wprowadzane przez władze Chin oraz kontynuacja wycofywania się sektora prywatnego z inwestowania w wytwarzanie energii z węgla w Indiach[2].
Przypisy
edytuj- ↑ Portal "Historia:Poszukaj" NIMOZ 2022 https://www.historiaposzukaj.pl/wiedza,obiekty,1883,obiekt_fotografia_z_okolic_lazisk_gornych_autorstwa_henryka_poddebskiego_ze_zbiorow_muzeum_historii_polski.html
- ↑ a b Energetyka węglowa w odwrocie – nowy raport Boom and Bust 2018 Polska Zielona Sieć, zielonasiec.pl.
- ↑ Sources of Greenhouse Gas Emissions | Greenhouse Gas (GHG) Emissions | US EPA [online], www.epa.gov [dostęp 2018-06-09] (ang.).
- ↑ a b What is Acid Rain? | Acid Rain | US EPA [online], www.epa.gov [dostęp 2018-06-09] (ang.).
- ↑ Air pollution from electricity-generating large combustion plants, opublikowany=Kopenhaga: Europejska Agencja Środowiska (EEA), 2008, ISBN 978-92-9167-355-1. 2012. [dostęp 2013-03-11].
- ↑ a b Dirty Thirty. Ranking of the most polluting power stations in Europe (en).
- ↑ The Dirty Thirty report (PDF) 2007 [data dostępu=2015-09-09].
- ↑ Zarchiwizowana kopia. [dostęp 2018-06-08]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-09-14)].
- ↑ How much carbon dioxide is produced when different fuels are burned? - FAQ - U.S. Energy Information Administration (EIA) [online], www.eia.gov [dostęp 2018-06-09] (ang.).
- ↑ a b Nel, A. (2005, May 6). Air Pollution-Related Illness: Effects of Particles. Science, 308(5723), 804–806.
- ↑ a b Schobert, H. H. (2002). Energy and Society. New York: Taylor & Francis, 241–255.
- ↑ Grahame, T., & Schlesinger, R. (2007, April 15). Health Effects of Airborne Particulate Matter: Do We Know Enough to Consider Regulating Specific Particle Types or Sources?.
- ↑ McClatchy Newspaper, „Study of Coal Ash Sites Finds Extensive Water Contamination,” Mcclatchydc.com.
Bibliografia
edytuj- Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F., „Elektrownie”, Warszawa, WNT 1997.
- Perycz S., „Turbiny parowe i gazowe”, Maszyny przepływowe tom 10. Zakład Narodowy im. Ossolińskich Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk. Wrocław 1992.
- Szargut J., „Teoria procesów cieplnych”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1973.
- Tuliszka E., „Turbiny cieplne. Zagadnienia cieplne i przepływowe”, Wydawnictwa Naukowo–Techniczne, Warszawa 1973.