Elektrownia węglowa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Elektrownia Niederaussem w Bergheim – trzecia co do wielkości emisji CO2 elektrownia węglowa w Unii Europejskiej.
Elektrownia Jänschwalde przy granicy z Polską jest czwartą co do wielkości emisji CO2 elektrownią węglową w UE.
Niemiecka Elektrownia Frimmersdorf jest piątą co do wielkości emisji CO2 elektrownią węglową w Unii Europejskiej.

Elektrownia węglowaelektrownia cieplna, w której paliwem jest węgiel brunatny lub węgiel kamienny.

Budowa[edytuj | edytuj kod]

Elektrownia 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:

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 (ponad 90%) pozyskiwana jest w elektrowniach węglowych.

Schemat przykładowej elektrowni węglowej . 1. Chłodnia kominowa 2. Pompa wody chłodzacej 3. Sieć przesyłowa 4. Transformator blokowy 5. Generator 6. Część niskoprężna turbiny 7. Pompa wody zasilającej 8. Skraplacz 9. Część średnioprężna turbiny 10. Schładzacz pary 11. Część wysokoprężna turbiny 12. Odgazowywacz 13. Podgrzewacz 14. Podajnik węgla 15. Zbiornik węgla 16. Młyn węglowy 17. Walczak 18. Zbiornik popiołu 19. Przegrzewacz pary 20. Wentylator powietrza 21. Międzystopniowy przegrzewacz pary 22. Czerpnia powietrza 23. Podgrzewacz wody 24. Podgrzewacz powietrza 25. Filtr spalin 26. Wentylator spalin 27. Komin

Wpływ na zdrowie i środowisko[edytuj | edytuj kod]

Spalanie 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. Dwutlenek węgla produkowany w wyniku spalania węgla stanowi największy składnik światowych emisji gazów cieplarnianych, a więc ma on wpływ na klimat regionu i całej planety. 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. Jednymi z najpoważniejszych drugoplanowych form zanieczyszczenia wynikającego ze spalania węgla jest zakwaszanie oceanów i kwaśne deszcze.

Zanieczyszczenie Węgiel kamienny Węgiel brunatny Ropa naftowa Gaz
CO2 (g/GJ) 94600 101000 77400 56100
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

Światowe organizacje takie jak IEA są zaniepokojone wpływem spalania paliw kopalnych, a w szczególności węgla, na środowisko. Spalanie węgla przyczynia się w największym stopniu do powstawania kwaśnych deszczów, zanieczyszczenia powietrza oraz globalnego ocieplenia. Elektrownie węglowe emitują do atmosfery między innymi dwutlenek węgla, tlenek azotu, czy dwutlenek siarki. 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.

W 2008 roku Europejska Agencja Środowiska opublikowała raport, w którym udokumentowano emisje zanieczyszczeń wyprodukowanych przez elektrownie konwencjonalne na terenie Unii Europejskiej[1]. Raport „Węgiel zabija. Analiza kosztów zdrowotnych emisji zanieczyszczeń z polskiego sektora energetycznego” opublikowany przez Greenpeace Polska wskazuje, że emisje z polskich elektrowni i elektrociepłowni spalających węgiel powodują niemal 5400 przedwczesnych zgonów rocznie[2]. Z raportu WWF z 10 maja 2007 wynika, że największymi trucicieli w Polsce są: Elektrownia Bełchatów, Elektrownia Turów, Elektrownia Kozienice oraz Elektrownia Rybnik[3]. Do największych emitentów CO2 w Uni 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[4].

Ranking Elektrownia Kraj Paliwo Powstanie Operator Emisja relatywna kg/kWh Emisja absolutna mln ton
1 Agios Dimitrios Grecja Węgiel brunatny 1984-1986, 1997 DEH 1.350 12.4
2 Kardia Grecja Węgiel brunatny 1975, 1980-1981 DEH 1.250 8.8
3 Niederaußem Niemcy Węgiel brunatny 1963-1974, 2002 RWE 1.200 27.4
4 Jänschwalde Niemcy Węgiel brunatny 1976-1989 Vattenfall 1.200 23.7
5 Frimmersdorf Niemcy Węgiel brunatny 1957-1970 RWE 1.187 19.3
6 Weisweiler Niemcy Węgiel brunatny 1955-1975 RWE 1.180 18.8
7 Neurath Niemcy Węgiel brunatny 1972-1976 RWE 1.150 17.9
8 Turów Polska Węgiel brunatny 1965-1971, 1998-2004 PGE GiEK S.A 1.150 13.0
9 As Pontes Hiszpania Węgiel brunatny 1972-1976 ENDESA 1.150 9.1
10 Boxberg Niemcy Węgiel brunatny 1979-1980, 2000 Vattenfall 1.100 15.5

Zanieczyszczenie powietrza[edytuj | edytuj kod]

Komisja 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 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 brak planów odnośnie 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 krótsze z tego powodu o ponad 8 miesięcy, a życie przeciętnego Polaka, w stosunku do mieszkańca UE, jest krótsze o kolejne 2 miesiące z uwagi na występujące w naszym kraju większe zanieczyszczenie pyłem aniżeli wynosi średnia dla krajów Unii.

Dwutlenek węgla[edytuj | edytuj kod]

Produkcja energii oparta na użyciu paliw węglowych jest winna znacznej części światowych emisji dwutlenku węgla (CO2). Spośród paliw kopalnych, spalanie węgla powoduje największe emisje dwutlenku węgla (CO2) przypadające na jednostkę wyprodukowanej energii.

Emisje mogą być redukowane poprzez większą efektywność oraz wyższe temperatury spalania, a także poprzez przez 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 nie opłacalna.

Cząstki stałe[edytuj | edytuj kod]

Kolejnym problemem 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[5].

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[6]. Rozmiar i skład chemiczny tych cząstek wpływa na zdrowie człowieka[5][7]. 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 emisje cząstek stałych z elektrowni węglowych. Prawie 80% pyłu opada do zbiornika pyłowego jednakże reszta pyłu przedostaje się do atmosfery[6].

Zanieczyszczenie wody[edytuj | edytuj kod]

Badania odnośnie 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 zwierały takie trucizny jak arszenik i ołów[8]. Zostało dowiedzione, że arszenik powoduje raka skóry, pęcherza i płuc a także powoduje szkody w układzie nerwowym[9]. Zanieczyszczenie pyłem węglowym jest łączone z chorobami oddechowymi a także innymi problemami zdrowotnymi[8]. Pył węglowy wydziela zanieczyszczenie do powietrza, powodując zagrożenie zdrowia dla tych, którzy oddychają w tym pyle[9].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 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].
  2. Polskie elektrownie węglowe zabijają niemal 5400 osób rocznie
  3. Dirty Thirty. Ranking of the most polluting power stations in Europe (en).
  4. Dirty Thirty. Ranking of the most polluting power stations in Europe (en).
  5. 5,0 5,1 Nel, A. (2005, May 6). Air Pollution-Related Illness: Effects of Particles. Science, 308(5723), 804-806.
  6. 6,0 6,1 Schobert, H. H. (2002). Energy and Society. New York: Taylor & Francis, 241–255
  7. 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?.
  8. 8,0 8,1 McClatchy Newspaper, "Study of Coal Ash Sites Finds Extensive Water Contamination," Mcclatchydc.com
  9. 9,0 9,1 EarthJustice news release, 2010 Sept. 16, "New Report—Coal Ash Linked To Cancer and Other Maladies; Coal's Waste Is Poisoning Communities in 34 States," http://unearthed.earthjustice.org cytuje szczegółowy raport organizacji Earthjustice and Physicians for Social Responsibility, "Coal Ash: The Toxic Threat to Our Communities and Our Environment," 2010 September 16

Źródła[edytuj | edytuj kod]

  • 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.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Elektrownie węglowe w Polsce na Mapie Google