Teorie
Přestože se uhlí objevovalo na povrchu Země již od prehistorických dob jeho používání, jako paliva je velice krátké. Prvním fosilním palivem využívaným člověkem byla rašelina. Jedná se o již částečně vytvořené uhlí s velkým obsahem vody, někdy až 90 %. Surová rašelina se tedy před vlastním použitím co by paliva musí dostatečně usušit a tím ztrácí na svém objemu. To však není její jediné uplatnění. Usušená rašelina je zdrojem mnoha dalších produktů. Například rašelinový plyn se dříve používal do některých kotlů místo tuhých paliv.
Uhlí.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Uhlí je lesklá hornina, která má černou až hnědou barvu. Vlastní uhlí můžeme rozdělit do čtyř skupin, a to uhlí měkké, hnědé, černé a antracit. Antracit je nejkvalitnější a také nejtvrdší forma černého uhlí. Jeho vznik trvá miliony let, kdežto uhlí měkké, někdy označované jako lignit je nejmladší a také nejměkčí forma uhlí. Jedná se o rašelinu s velice malým obsahem vody. Z chemického hlediska je uhlí a to v jakékoliv formě složeno převážně z vázaného uhlíku a některých dalších minerálních látek, o čemž svědčí to že po jeho spalování zůstane popel. Nezanedbatelným produktem získaným z uhlí je koks, který vzniká při spalování uhlí bez přítomnosti kyslíku, tento proces se nazývá karbonizace.
Je-li uhlí blízko povrchu země, těží se za pomoci velkých těžebních strojů. V druhém případě se uhlí nachází hluboko pod zemí, kde vznikají důlní šachty a uhlí je dopravováno na povrch – tento postup se nazývá hlubinná těžba.
Princip uhelné elektrárny.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.
Uhlí patří mezi neobnovitelné zdroje energie. Charakteristickým znakem těchto zdrojů je jejich vyčerpatelnost. Znamená to, že se rychleji spotřebovávají, než obnovují. Neobnovitelné zdroje energie se označují jako “klasické zdroje energie“ a jejich hlavní nevýhodou je produkce škodlivých látek, které vznikají při spalování. Výhodami jsou vysoká efektivita a relativně nízké investiční náklady.
Princip uhelné elektrárny je jednoduchý: v parním kotli je spalováno uhlí, které poté ohřívá vodu a žene ji dále do parní turbíny. Z toho tedy vyplívá, že tato elektrárna musí být v blízkosti řeky, aby mohla získávat vodu pro svůj chod. Pára poté roztáčí obrovskou turbínu, kondenzuje a vrací se zpět do kotle. V prvních uhelných elektrárnách se při výrobě elektřiny používaly pístové parní stroje a dynama.
Uhelné elektrárny v ČR: Dětmarovice, Hodonín, Chvaletice, Ledvice, Mělník, Počerady, Poříčí, Prunéřov, Tisová a Tušimice. Hlavními výrobními bloky uhelných elektráren jsou bloky o výkonu 200 MW. Jsou instalovány v elektrárnách Tušimice II, Počerady, Prunéřov II (210 MW), Chvaletice a Dětmarovice. Největší je blok 500 MW v Elektrárně Mělník. V současné době je ve všech uhelných elektrárnách ČEZ, a. s., hotový rozsáhlý ekologický program. Zahrnuje odsíření spalin, snížení emisí oxidů dusíku, oxidu uhelnatého a prachu, změnu ve způsobu ukládání odpadů. Všechny úpravy byly hotovy do konce roku 1998.
Účinnost výroby elektrické energie parními turbínami je jen o málo vyšší než 30 %, proto více než 60 % tepelné energie musí být rozptýleno do okolního prostředí. Omezení je principiální a je dáno účinností Carnotova cyklu. Ve využití fosilních paliv tedy existuje značná rezerva, kterou můžeme částečně zhodnotit účelnou kombinací výroby elektrické energie a tepla pro zimní vytápění a ohřev užitkové vody. To lze zařídit buď přímo využitím odpadního tepla z elektráren nebo doplněním výtopen o turbíny a alternátory.
| Výhody - nevýhody | |
|---|---|
| + momentální dostatek uhlí a jistota dodávek | - neobnovitelný zdroj energie, není tedy trvalým rešením energetických problému |
| + efektivní spalování v případě moderních elektráren, tedy i pomerne nízké emise | - těžba uhlí způsobuje dlouhotrvající dopad na krajinu |
| + uhelné elektrány jsou schopné spalovat všechny druhy uhlí | - pro těžbu a manipulaci s uhlím je nutná nákladná technika a obrovské skladovací prostory |
V globálním měřítku je uhlí hned po ropě druhou nejvyužívanější energetickou surovinou na světě. Celková světová roční spotřeba se odhaduje na približne 7,8 miliardy tun. Při současné spotřebě by známé zásoby všech druhů uhlí vydržely přibližne 300 let. Zásoby uhlí v České republice se odhadují přibližně na 10 miliard tun, z toho asi polovina je težitelných. V České republice jsou prakticky všechny tepelné elektrárny a teplárny postavené jako uhelné elektrárny na spalování hnědého a černého uhlí, představují 70 % instalovaného výkonu v ČR. Spotřeba uhlí závisí na jeho výhřevnosti – 1 MWh = cca 1 tuna uhlí.
Po světě jsou stovky ohňů uhlí, které hoří pod povrchem a není možné je uhasit. Ohně mohou způsobit propadání půdy a kouřové plyny jsou životu nebezpečné. Mimo jiné mohou vystupovat prasklinami na povrch a vytvářet povrchové požáry. Australská Burning Mountain (Hořící hora) je uhelný oheň, který hoří již více než 5000 let.
Půda v Burning Mountain.
Zdroj: www.nationalparks.nsw.gov.au.
