Jak uhlí vzniklo?

Uhlí se vytvářelo v bažinných ekosystémech jezerních pánví, říčních delt nebo nízko položených území při okrajích pevnin z těl pravěkých rostlin. Ty nejdříve díky energii slunce vytvářely ze vzduchu, vody a minerálních látek uhlovodíky. Po odumření pak klesaly pod hladinu bažiny, kde se v prostředí bez přítomnosti kyslíku nemohly rozložit běžnými biologickými procesy. Doklady o tomto původu uhlí a druhovém složení pravěkých ekosystémů poskytují četné paleontologické nálezy.

Další geologické procesy pak překryly vrstvy biologického původu jinými materiály – často náhle díky nejrůznějším katastrofám. Svědčí o tom skutečnost, že přechody mezi uhelnou slojí a okolní horninou bývají nezřídka velmi ostré.

Hmota zpočátku podobná rašelině se postupně dostávala do větších hloubek. Díky zvyšujícím se tlakům a teplotám z ní byla vytěsňována voda a jiné látky, zatímco podíl uhlíku rostl.

Přeměnu biologického materiálu na uhlí zjednodušeně vyjadřuje rovnice:
biologický materiál (celulóza) = oxid uhličitý + voda + metan + uhlík (uhlí)

Udává se, že na vznik uhelné sloje o síle jednoho metru bylo třeba asi třicetimetrové vrstvy rašeliny. Uhlí je tak tím kvalitnější, čím déle tento proces probíhal – nejdokonalejším a konečným produktem zuhelňování je grafit (tuha) s téměř stoprocentním obsahem uhlíku.

Největší a nejkvalitnější uhelné sloje se tvořily v období prvohor příznačně nazývaném karbon, do kterého spadá také vznik ostravsko-karvinského uhlí. Uhlí se pak tvořilo ještě v prvohorním období zvaném perm a i v pozdějších dobách. S ubývající dobou zuhelňování však kvalita klesá – jinými slovy: nejen víno a whisky stárnou k dokonalosti.

V bažinných ekosystémech vzniká uhlí i dnes, šikovný právník by tedy nebyl bez naděje při pokusu prohlásit jej za trvale obnovitelný zdroj. Z dnes vznikající suroviny se však budou radovat až naši následovníci za desítky nebo stovky milionů let.

Anorganický původ uhlí?
Spíš jako zábavnou kuriozitu je možné uvést i názor, podle kterého uhlí nevzniklo z biologického materiálu, ale je anorganického původu.

Co se z uhlí dělá

Uhlík je prvek, který se snadno váže s jinými a je schopen vytvářet obrovské množství sloučenin. Na této vlastnosti je založena celá organická chemie, průmysl plastických hmot, hnojiv, léků a dalších látek. S ubývajícími zásobami a rostoucími cenami ropy ji bude muset nahradit pro tyto potřeby právě uhlí. Současně někteří odborníci navrhují, aby se zdrojem uhlíku staly až produkty spalování uhlí v elektrárnách, respektive, aby se výroba elektřiny kombinovala s výrobou paliv a chemických surovin. První pokusy v tomto směru již probíhají.

      • Aktivní uhlí má širokou škálu použití – je vhodné například pro odbarvování průmyslových kyselin nebo odstraňování amonných iontů, ozónu, chloru a dalších chemických látek z vody.
      • Unikátní vlastnosti má i sám uhlík – prakticky stejné chemické složení jako uhlí má i diamant. Oba nerosty se od sebe liší jen stavbou krystalické mřížky, a přesto je diamant nejtvrdším přírodním prvkem.
      • Stejné složení jako uhlí ale mají i uhlíková vlákna používaná do mimořádně pevných a lehkých kompozitních materiálů pro letectví, kosmonautiku, automobilový a zbrojní průmysl.

A stejné složení jako uhlí mají i uhlíková nanovlákna, jimž odborníci předpovídají fantastické perspektivy, od levných a účinných solárních panelů až pro lana pro výtah dopravující náklady na oběžnou dráhu země.

Mnozí odborníci proto soudí, že materiály obsahující uhlík v budoucnosti nahradí kovy, některé stavební hmoty a další konstrukční hmoty. Uhlí v té době bude již jediným masově dostupným zdrojem uhlíku. Má se za to, že také pro tyto účely se bude získávat ze spalin při výrobě elektřiny.

Těžba a spotřeba černého uhlí v ČR

Černé uhlí je strategickou surovinou, jejíž těžba má na území České republiky dlouholetou tradici. Díky dostatečným zásobám tohoto nerostu byla ČR vždy soběstačná a nezávislá na dovozu. Černé uhlí, jež tvoří přibližně 37 procent všech uhelných zásob na území ČR, je převážně využíváno jako surovina v oblasti hutnického a ocelářského průmyslu, avšak podíl uhlí určeného pro energetické účely přesahuje 40 procent veškerého, v česku vytěženého černého uhlí.

V posledních letech se tento těžební sektor potýká se stále klesající cenou černého uhlí, jež je silně ovlivněna poklesem poptávky po tomto artiklu a dovozem levného černého uhlí ze Spojených státu, kde je postupně nahrazováno velmi populárním břidlicovým plynem. Důsledky pádu ceny se projevují v každoročním poklesu těžby a prodeje černého uhlí v České republice. Za posledních 10 let poklesla těžba z více než 13 milionů tun na 8 milionů tun.

Největší podíl na produkci černého uhlí v ČR zaujímá koksovatelné uhlí, využívané v oblasti metalurgie, uhlí určené pro energetické účely se na těžbě v roce 2015 podílelo téměř 46 procenty. Podíl PCI uhlí (Pulverized coal injection), jež se taktéž užívá při zpracování železa, přesáhl procent 7.

Ještě v druhé polovině minulého století se černé uhlí dobývalo hned v několika lokalitách České republiky, v současnosti však těžba probíhá pouze na severu Moravy a ve Slezsku, konkrétně v Ostravsko-Karvinském revíru. Jedinou společností provozující veškeré české černouhelné doly a tím i výhradním producentem českého černého uhlí je OKD, a. s. (Ostravsko-karvinské doly), které se v posledních letech dostalo do značných ekonomických problémů. Od května 2016 je OKD, a.s. v úpadku.

Produkce černého uhlí v energetice v ČR

Těžba uhlí probíhá v současné době v činné části revíru na ploše 133,65 km2 v osmi dobývacích prostorech hlubinných dolů, jež jsou rozděleny do tří celků, tzv. důlních závodů.

Důlní závod 1, nacházející se přibližně 25 km severně od Ostravy, vznikl sloučením dolů Darkov a Karviná. Důl Karviná je přitom největším hlubinným těžebním komplexem v ČR. Vznikl 1. 4. 2008 sloučením dřívějších dolů ČSA a Lazy do jednoho celku. Důl Darkov je druhým největším hlubinným těžebním komplexem a jeho historie těžby sahá až do druhé poloviny 19. století. Celková rozloha těchto dvou nevýznamnějších dolů činí 58 km2 a za minulý rok v nich bylo vytěženo 5,24 milionů tun uhlí.

Důlní závod 2 vznikl přejmenováním původního závodu Důl ČSM a nachází se ve východní části karvinské uhelné pánve. Historie těžby v této lokalitě je nicméně poměrně krátká a začíná až po druhé světové válce, kvůli komplikovaným hydrogeologickým a plynovým poměrům byla těžba zahájena až koncem roku 1968.

Důlní závod 3 je posledním v současnosti provozovaným komplexem těžby černého uhlí. Tento komplex vznikl na počátku letošního roku přejmenováním Dolu Paskov, který produkuje kvalitní koksovatelné uhlí. Je tvořen lokalitami Staříč a Chlebovice. Jedná se o jediný činný důl v ostravské části revíru. Výstavba objektů závodu Paskov započala v roce 1960, v případě závodu Staříč až v roce 1962. Těžba pak v závodě Paskov začala v roce 1966, ve Staříči až roku 1971.

Vzhledem k výše uvedeným problémům OKD bylo v loňském roce rozhodnuto o ukončení těžby v dole Paskov. Důlní závod 3 tak bude provozován do 31. března 2017 .

Co se týče ostatních ložisek, jejich zásoby černého uhlí jsou dostatečné minimálně pro několikaletý budoucí provoz.

Spotřeba černého uhlí v energetice v ČR

Na spotřebě energetického černého uhlí v České republice se z absolutní většiny podílí dvě zařízení – elektrárna Dětmarovice a teplárna Vítkovice.

Tepelná elektrárna Dětmarovice, která v roce 2015 oslavila 40 let provozu, je se svým instalovaným výkonem 800 MWe jedním z nejvýznamnějších zdrojů elektrické energie v oblasti severní Moravy. ČEZ, a. s., vlastník elektrárny Dětmarovice, spaluje černé uhlí s průměrnou výhřevností 22 MJ/kg a obsahem síry pod 0,5 %. Používá se výlučně uhlí z Ostravsko – karvinské pánve.

Elektrárnu tvoří čtyři výrobní bloky s instalovaným výkonem 200 MWe, přičemž průměrná denní spotřeba paliva pro každý z těchto bloků činí 1600 tun. Ročně tedy elektrárna průměrně spálí přes 2,3 milionů tun černého uhlí, což představuje více než 60 procent loňské produkce energetického uhlí OKD.

Druhým z nejvýznamnějších spotřebitelů černého energetického uhlí je teplárna Vítkovice. Za výrobu tepla se jsou zodpovědny tři kotelní jednotky s tepelným výkonem 342 MWt. Ročně vyprodukují přibližně 3500 TJ energie v páře, ze které se poté vyrábí elektřina i teplo, takzvaným kogeneračním způsobem. 45 % vyprodukované páry slouží pro dodávky tepla a 55 % slouží k účelům generace elektrické energie. Té teplárna ročně vyrobí 150 000 MWh.

Podle prognózy českého operátora trhu s energiemi (OTE, a. s. ) by spotřeba černého uhlí pro energetické účely měla v následujících letech mírně vzrůst, nicméně dále by měla klesnout na úroveň současné spotřeby a na ní se udržet.

Kde se v ČR těží uhlí

V Česku se nalézá přibližně 1 500 milionů tun černého uhlí a 3 000 milionů tun uhlí hnědého uhlí. Ložiska jsou hlavně v Ostravsko-karvinském regionu (černé uhlí) a ve dvou pánvích pod Krušnými horami (hnědé uhlí). Zatímco černé uhlí se v ČR těží výhradně hlubinným způsobem, hnědé uhlí se dobývá v rozsáhlých povrchových velkolomech.