Přispěje pouhá výměna kotlů ke zlepšení kvality ovzduší?

Staré ručně přikládané teplovodní kotle na pevná paliva se výrazným způsobem podílejí na znečišťování ovzduší, proto byl již v roce 2012 přijetím zákona o ochraně ovzduší nastartován proces povinné výměny těchto kotlů za nové, moderní a ekologické zdroje tepla. V odborné i laické veřejnosti se stále více diskutuje otázka, zda a jakým způsobem přispívá ke zlepšení kvality ovzduší pouhá výměna starého kotle na pevná paliva za kotel moderní, opět na pevná paliva. Moderní kotle mají „tabulkově“ nesrovnatelně lepší emisní parametry, ale jak je to v reálném provozu ve srovnání s parametry kotlů starých? Odpověď na tuto otázku hledali technici z Výzkumného energetického centra při VŠB – TU v Ostravě v rámci pilotního projektu měření osmi moderních kotlů pořízených z kotlíkových dotací.

Výsledky tohoto projektu byly prezentovány v článku Stačí „jen“ vyměnit kotle, aby byl čistší vzduch?, ovšem v prezentaci byly uvedeny pouze výsledky měření nových kotlů, a nebylo provedeno srovnání s kotli starými, které byly nahrazeny. Proto se o ono srovnání pokusím v následujících řádcích.

Emisní faktor jako základní prvek pro porovnání

Základním kritériem pro porovnání emisí z jednotlivých technologií spalování jsou jejich emisní faktory. Při inventarizaci emisí ze spalování paliv v domácnostech jsou MŽP a ČHMÚ používány emisní faktory vztažené k výhřevnosti paliva vyjádřené u pevných paliv v g/GJ [1]. Konkrétní číslo emisního faktoru tedy vyjadřuje kolik gramů dané složky emise (například oxidu uhelnatého CO) vznikne při spálení množství paliva, ve kterém je prostřednictvím výhřevnosti „chemicky vázána“ energie o velikosti 1 GJ. Každá technologie spalování pevných paliv v malých zdrojích (prohořívací, odhořívací, zplyňovací, automaty) má stanoveny emisní faktory, které jsou pro tuto technologii charakteristické.

Pro naše srovnání použijeme emisní faktory používané při bilančních výpočtech pro typické staré technologie spalování pevných paliv, tedy litinové prohořívací kotle a ocelové kotle odhořívací. U kotlů instalovaných v rámci kotlíkových dotací použiji emise naměřené v rámci již výše zmíněného projektu, které jsem přepočetl na emisní faktory, aby bylo možné srovnání s emisními faktory kotlů nahrazovaných.

Staré kotle

Litinové prohořívací kotle byly původně konstruovány pro spalování koksu a černého uhlí a doplňkově kusového dřeva. Pro spalování hnědého uhlí jsou díky pevnému roštu (spékání popele, nemožnost roštování) a krátkých spalinových cest zcela nevhodné. V současnosti se používají především pro spalování dřeva a bohužel jejich konstrukce umožňuje i spalování komunálního odpadu.

Ocelové odhořívací kotle byly konstruovány především pro spalování hnědého uhlí, v jistých úpravách také pro trvalé spalování kusového dřeva. V současnosti se v nich primárně spaluje především hnědé uhlí, dřevo se používá při podpalu či doplňkově k uhlí.

Nově instalované kotle

Jako nové kotle byly měřeny kotle instalované a dotované v rámci kotlíkových dotací. Tyto zdroje musí plnit emisní limity a limity pro minimální účinnost dle Nařízení komise EU o ekodesignu. Zde je nutné zdůraznit, že neplatí zaběhlé klišé o tom, že „ekodesign je víc než třída 5“. Naopak podmínky ekodesignu plní také poměrně velké množství kotlů třídy 4. Dále je nutné si uvědomit, že limity stanovené v normě ČSN EN 303-5:2013, podle kterých jsou kotle zařazovány do třid (a limity definované ekodesignem) jsou limity, kterých lze dosáhnout pouze s ideálním palivem za ideálních provozních podmínek, ideálního nastavení kotle a při optimálním odtahu spalin i odvodu tepla v kotli vyrobeného. Toho lze docílit pouze v laboratorních podmínkách zkušebny, proto zařazení do třídy je vyjádření úrovně dosažitelného maxima, nikoliv reálných provozních parametrů. Ty jsou samozřejmě ovlivněny mnoha faktory, což se ostatně projevilo i v jednom případě měřeného zplyňovacího kotle (A3), který díky minimálnímu nastavenému teplotnímu spádu nebyl prakticky schopen normálně „pracovat“.

Porovnání emisních faktorů

Emise u nově instalovaných kotlů v rámci pilotního projektu byly dle [2] přepočteny na emisní faktory pro referenční obsah O₂ = 10 % a pro referenční výhřevnosti pro jednotlivá paliva. Pro srovnávání se starými technologiemi byl pro jednoduchost použit předpoklad, že nový zplyňovací kotel nahradil původní prohořívací kotel na dřevo, nové automatické kotle (uhlí, pelety) nahradily původní odhořívací kotle na hnědé uhlí (emisní faktory pro spalování dřeva v těchto kotlích jsou prakticky shodné s emisními faktory pro hnědé uhlí). Výsledky a srovnání je uvedeno v tabulce.

Výsledek srovnání

Z osmi nově instalovaných kotlů byl provozován pouze jeden zplyňovací kotel zcela mimo jeho reálné možnosti s emisemi vyššími, než jsou emise typické pro staré kotle prohořívací či odhořívací. Ovšem tam to bylo dáno zcela nesmyslným nastavením a pravděpodobně i instalací a zaškolením obsluhy.

Toto zjištění opět nastoluje otázku povinného měření kotlů na pevná paliva při uvádění do provozu a nepřímo také podtrhuje význam zavedených pravidelných kontrol těchto spalovacích zdrojů podle zákona o ochraně ovzduší.

U ostatních nově instalovaných kotlů vycházely reálné emise podstatně lépe (často až o jeden řád výše) než emise ze starých technologií.

Je to dáno tím, že nové technologie umožňují kotlům v podstatně větší míře regulovat přívod spalovacího vzduchu a paliva do spalovací komory a tím eliminují vliv samotné obsluhy a funkčnosti spalinové cesty (tahu komína). Nezanedbatelný je také vliv napojení na otopnou soustavu a distribuce tepla do ní. Moderní kotle již nelze (pokud mají být instalovány v souladu s pokyny výrobce) jednoduše napojit na samotížný systém bez čerpadla a přívod spalovacího vzduchu primitivně regulovat klapkou podle teploty otopné vody. Nové kotle jsou zpravidla ovládány sofistikovanými regulacemi, které řídí jak samotné spalování, tak distribuci tepla do akumulační nádrže či otopné soustavy. A také je nezanedbatelné, že v moderních kotlích jde velice obtížně spalovat komunální odpad, případně je vážně ohrožena jejich funkčnost a životnost, tudíž se to provozovatelům v podstatě již ani nevyplatí.

Závěr

Pokud mám prostě odpovědět na otázku položenou v nadpisu tohoto článku, pak jednoznačně platí:

I pouhá výměna starého kotle na pevná paliva za nový bezesporu podstatným způsobem přispěje ke zlepšení kvality ovzduší.

Množství produkovaných emisí je do značné míry závislé na kvalitě zdroje, kvalitě jeho obsluhy, ale i kvalitě projektu a samotného napojení na otopnou soustavu. Bohužel díky dotacím se výrazně zvýšil zájem o nové zdroje. Kvalitní firmy zdaleka nemohu pokrýt zvýšený požadavek na instalace. Vedle bezesporu kvalitních zdrojů tepla se na trhu objevila i velká řada zdrojů, které si na nové technologie pouze hrají. Nezanedbatelná část zdrojů tepla je instalovaná bez jakékoliv projektové přípravy firmami, o jejichž odbornosti je zbytečné diskutovat. Záměrně hovořím obecně o zdrojích tepla, protože to platí nejen pro kotle na pevná paliva, ale také pro tepelná čerpadla či plynové kotle.

Zdroje

1. MODLÍK, M., BUFKA, A., HOPAN, F., HORÁK, J. Metodika inventarizace emisí ze spalování paliv v domácnostech. Praha: ČHMÚ, 2018
2. Lyčka, Z., Teplovodní kotle na pevná paliva. Krnov: LING Vydavatelství s.r.o., 2012
3. Zákon o ochraně ovzduší
4. Povinné výměny
5. Kotlíkové dotace
6. Technologie spalování pevných paliv
7. Nařízení komise EU o ekodesignu