Nowy model gospodarki odpadami komunalnymi gdzie jesteśmy?

Transkrypt

1 Nowy model gospodarki odpadami komunalnymi gdzie jesteśmy? Płock maja 2013 r. Gospodarka odpadami komunalnymi w Szwecji. Józef Neterowicz Ekspert ds. Ochrony Środowiska i Energii Odnawialnej Związku Powiatów Polskich Członek Rady Konsultacyjnej ds. Energii w Sejmie RP Prezes firmy Radscan Intervex Polska Sp. z o.o

2 Rewolucja w myśleniu Potrzebujemy nowego sposobu myślenia Albert Einstein

3 Zmiana sposobu myślenia śmieci odpady wysypisko składowisko odpadów podatek śmieciowy opłata odpadowa producent śmieci wytwórca odpadów

4 Straty w systemach energetycznych w Europie - stan obecny w M W Polsce : 220 /osobę/rok

5 Czego oczekuje Unia Europejska od gmin? Gmina powinna zapewnić swoim mieszkańcom: Czyste środowisko naturalne (wodę,powietrze, ziemię) Tanie media potrzebne do życia (wodę,energię) Niskie koszty utylizacji ścieków i odpadów stałych Adekwatną do poziomu życia komunikację, Równy dostęp do ochrony zdrowia i nauki Bezpieczeństwo socjalne Bezpieczeństwo dla mienia i życia Maksymalne zrównoważenie w gospodarce zasobami i potrzebami

6 Sortowanie odpadów jako część zrównoważenia Tylko sortowanie u źródła jest bezkosztowym sposobem na wydzielaniem frakcji do ponownego użycia Duże sortownie podwyższają koszt gospodarki odpadami zmniejszając ekonomiczne ramy dla finansowej efektywności dla spalarni odpadów Sortownie nie są alternatywa dla spalarni lecz wręcz muszą występować równolegle Najniższa wartość odpadu to wartość energii powstałej podczas jego spalenia

7 Uzyskiwanie w Szwecji frakcji biologicznej z odpadów komunalnych po 2005 roku.

8 Gospodarka odpadami wytwórca mieszkający w bloku Odpady zielone Odpady iebezpieczne Metal Szkło Papier, tektura,plastik Palne Reszta odpadów Frakcja organiczna Szkło Makulatura Baterie Świetlówki Gmina Kaucja PET Recykling Opłata odpadowa Puszki AL Odpady bytowe ponadgabarytowe Tradycyjne odpady bytowe Gminne centrum segregacji i odzysku Segregacja lub Unieszkodliwienie Spalarnia odpadów Biogazownia Kompost Recykling Recykling Unieszkodliwienie Energia cieplna i elektryczna lub biometan Nawóz do rolnictwa

9 Odpady zielone Odpady niebezpieczne Metal Szkło Papier, tektura,plastik Palne Reszta odpadów Frakcja biologiczna PET Puszki AL Szkło Makulatura Baterie Świetlówki Gospodarka odpadami wytwórca mieszkający w willi Gmina Opłata odpadowa Odpady bytowe ponadgabarytowe Odpady bytowe tradycyjne Gminne centrum segregacji i odzysku Odpady odbierane Kaucja Segregacja dobrowolna Segregacja konieczna przez przewoźnika Unieszkodliwienie lub Spalarnia odpadów Biogazownia Kompost Recykling Recykling Recykling Unieszkodliwienie Nawóz do rolnictwa Energia cieplna i elektryczna lub biometan

10 Waste to energy optymalny sposób pozbycia się frakcji resztkowej odpadów komunalnych Jeżeli nie uda się w lepszy sposób zagospodarować odpadów należy je spalić w spalarniach

11 Odpady tak jak surowa biomasa należą do paliw wilgotnych przez co nie palą się bez osuszenia

12 Tradycyjna spalarnia odpadów komunalnych w Szwecji To tutaj odzyskuje się energię ze skraplania spalin

13 Różnica między kalorycznością a ciepłem spalania dla różnych paliw GJ/t To tę różnicę energii odzyskuje się podczas skraplania spalin Ciepło spalania Kaloryczność 5 0 Węgiel Biomasa surowa Odpady zmieszane

14 Układ technologiczny nowoczesnej spalarni współspalającej odpady komunalne i przefermentowane osady z oczyszczalni ścieków 0 emisyjnej do wody wg. technologii Radscan Intervex Uzdatniona woda kotłowa MPOzOŚ 20%wsadu ZOK 80% wsadu Woda,węgiel aktywny Ca(OH)2 Sieć cieplna (powrót) P K FW W Q SS Komin DODATKOWY ODZYSK ENERGII ZE SKROPLNYCH SPALIN woda, kondensat para wodna ścieki MF UF CO 2 RO EDI TRADYCYJNA CZĘŚĆ ENERGETYCZNA (TURBINA UPUSTOWA CHŁODZONA SIECIĄ CIEPLNĄ + GENERATOR ścieki ścieki Paliwo Obróbka kondensatu ZOK zmieszane odpady komunalne MF mikrofiltr MPOzOŚ - mokry przefermentowany osad UF ultrafiltr z oczyszczalni ścieków CO₂ membrana usuwająca CO₂ Proces technologiczny RO odwrotna osmoza P palenisko EDI - elektrodejonizator K- kocioł FW filtr workowy W wentylator spalin Q Quench,Wyparnik SS skraplacz Dodatki Przed filtrem workowym -woda do obniżenia temperatury spalin i podwyższenia wilgotniści -wegiel aktywny do usunięcia dioksyn -Ca(OH)2 do neutralizacji SO2, HCL, HF Membrany - energia elektryczna - NaOH do neutralizacji wody - sprężone powietrze do redukcji CO2 - chemikalia do czyszczenia membran

15 Chłodzenie spalin a odzysk energii Schładzanie spalin

16 Gospodarka energią cieplną Ciepło odpadowe z przemysłu 3 1 Energia z odpadów jako źródło podstawowe 6 4 Miejska sieć cieplna 5 2 Biogazownia Źródło szczytowe opalane paliwem kopalnym Produkcja biometanu CSG do pojazdów, lub importowanego zamiennika gazu ziemnego Elektrociepłownia

17 Moc cieplna Zmiany struktury dostaw ciepła z sieci ciepłowniczej

18 Priorytety źródeł ciepła Moc cieplna Kotły szczytowe Kotły węglowe Biomasa Przemysł Biogazownia Kocioł 2 spalarni Kocioł 1 spalarni

19 Cena paliwa konieczna do wyprodukowania 1 MWh el. na przykładzie Szwecji w przeliczeniu na PLN bez dotacji, podatków i opłat biomasa (odpady leśne) biomasa (pelety) torf odpady węgiel gaz ziemny (> 50 MW kondensacyjny) gaz ziemny (> 50 MW skojarzenie) gaz ziemny (< 50 MW skojarzenie)

20 Roczne udziały różnych paliw w szwedzkim ciepłownictwie oraz emisja CO2/1 MWh Obecnie w Polsce ok. 420 kg CO2/MWh)

21 Gospodarka energią elektryczną Miejska spalarnia dopadów komunalnych Miejska sieć energetyczna Miejska elektrociepłownia Miejska biogazownia Krajowa sieć energetyczna Elektrownie zawodowe tradycyjne i odnawialne

22 Koszty stałe i ruchome kosztów produkcji energii el. w gr/kwh el. z różnych paliw na przykładzie Szwecji bez podatków, VAT i subwencji państwowych odpady w skojarzeniu 30 MW wodna 90 MW 20 nuklearna 1600 MW gazowa turbina 150 MW gazowa turbina kondensacyjna 400 MW węglowa kondensacyjna 400 MW gazowa turbina 40 MW wiatrowa na lądzie 40 MW

23 Zrównoważona gospodarka mediami i zasobami organicznymi współpraca wsi z miastem Odpady i uprawy rolnicze Nawóz naturalny Ciepło sieciowe Frakcja biologiczna odpadów komunalnych Biometan sieciowy lub ciepło sieciowe, energia elektryczna Paliwo CSG Osad Biogazownia Biogazownia

24 Przykład zaawansowanej instalacji współprodukującej biogaz z odpadów komunalnych, oczyszczalni ścieków i odpadów rolniczych bardzo duże miasto Frakcja biologiczna odpadwów komunalnych i substrat rolniczy Płynny organiczny odpad Podajnik Zasobnik przyjmujący Frakcja lekka Pochodnia Sprężarka mieszająca w komorze fermentacyjnej Mikser Turbo Usuwanie plastików itp. Usuwanie piasku itp Frakcja ciężka Rozdrabniacz Zasobnik retencyjny Zasobnik gazu Higienizacja 70 o C 1 godz. Wirówki Stały odpad - nawóz Odciek Uszlachetnianie biogazu do jakości paliwa napędowego Ciecz procesowa w recyrkulacji Płynny odpad - nawóz

25 Dlaczego UE promuje segregację odpadów u źródła? Higieniczne oddzielanie różnego rodzaju odpadów komunalnych od siebie Najtańszy sposób segregacji Skierowanie do fermentacji frakcji organicznej przed rozpoczęciem powstawania metanu Zmniejszenie efektu cieplarnianego Zmniejszenie strumienia odpadów kierowanych na składowisko odpadów

26 Dlaczego oddziela się odpady mokre (organiczne) od suchych? Frakcja organiczna obniża kaloryczność odpadów palnych i wartość rynkową recyklingowanych surowców. Frakcja organiczna po kilku dniach w odpadach zmieszanych powoduje niekontrolowane powstawanie metanu czyli sprzyja efektowi cieplarnianemu. Frakcja organiczna to największe zagrożenie bakteriologiczne w odpadach. Największa wartość frakcji organicznej to jej potencjał w biogazie a nie wartość kaloryczna.

27 Dlaczego nie buduje się sortowni odpadów zmieszanych daleko od źródła? Zwiększa koszty recyklingu Doprowadza do rozpoczęcia powstawania metanu w masie śmieciowej Niehigieniczne warunki pracy w sortowni Koszty produkcji tzw. wysokokalorycznej frakcji podnoszą koszty gospodarki odpadami - opłata odpadowa zawiera koszty jej produkcji - spalarnia ma droższe paliwo Uniemożliwia otrzymanie zielonych certyfikatów w spalarni

28 Ekologia spalania w spalarniach odpadów Spalarnie odpadów komunalnych posiadają najczystsze emitory spalin

29 Poziom emisji bezpośrednio za kotłem w zależności od paliwa Związek chemiczny Jednostka Biomasa Odpady komunalne HCl mg/m HF mg/m SO2 mg/m Cd+Tl mg/m 3 <0,05 0,3 Hg mg/m 3 <0,05 0,1 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V mg/m 3 <0,5 5

30 1000 Porównanie dopuszczanych emisji z kotłów opalanych różnymi paliwami Emission (mg/m3) O tyle czyściejszy jest komin ze spalarni niż z kotła opalanego drewnem O tyle czyściejszy jest komin ze spalarni niż z kotła opalanego drewnem Tak samo czysty komin jak komin z kotła oplanego drewnem 0,1 0,01 Particulates HCl HF NOx as NO2 SO2 TOC Cd+Tl B W WB50-100MW W6-25 ton/h Hg Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V Dioxin and Furan

31 Małe i średnie kotłownie Energetyka zawodowa Paliwa alternatywne w cementowniach Spalarnie odpadow Poziomy dopuszczalnych emisji do atmosfery w (mg/nm³)- stan obecny Odpady+ bio przemysł Opady +bio < 50MW Odpady + bio MW Odpady + bio >100MW Węgiel < 50 MW Węgiel > 500 MW Odpady + bio cement Odpady < 6 ton/h Odpady 6-25 ton/h Rzeczywiści e zmierzone ze spalarni odpadów Pyły lotne ,5 HCl ,1 HF NOx jako NO ,7 SO ,2 TOC Cd+Tl 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Hg 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+ 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Dioksyny i Furany 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 CO ,8 Dioksyny i furany w ng/nm3

32 Spalarnia Parametry finansowe Nakłady inwestycyjne 2,5 3,0 MPLN/1 000 ton/rok Opłata na bramie odpady zmieszane 200 PLN/tonę uwodnione osady z oczyszczalni ścieków 400 PLN/ tonę Przychody ze sprzedaży en. elektrycznej 200 PLN/MWh i z części osadowej Przychody ze sprzedaży ciepła (skojarzenie i skraplanie wilgoci w spalinach) 25 PLN/GJ Wykorzystanie ciepłego, oczyszczonego kondensatu Prosty czas spłaty inwestycji 6 7 lat Koszty dla Kowalskiego: 200 / 3 = 66 PLN/osobę/rok + 54 za transport = 120PLN/rok/osobę czyli 10 PLN/miesiąc/osobę tyle może kosztować gospodarka odpadami na mieszkańca Polski.

33 Rozwiązanie Tego czego nie wysegregujemy u źródła należy spalić w EC opalanych odpadami Odpady są własnością gmin tak, jak w 25 krajach UE Jest sieć ciepłowniczą sprzedaje się całe ciepło 1 tona węgla energetycznie < niż 2 tony zmieszanych odpadów Biogazownie oparte na substracie z odpadów biodegradowalnych najefektywniejszym sposobem wykorzystania tej frakcji Nie budujmy dodatkowych sortowni Wartość odpadów conajniej równa wartości energii Elektrociepłownie opalane odpadami jedynym paliwem o cenie ujemnej Elektrociepłownie opalane odpadami to energia rozproszona Tradycyjna technologia spalania w spalarniach opartych na kotłach rusztowych nie plazma,zgazowanie Polskie kotły rusztowe to najpopularniejsze kotły w spalarniach w Szwecji Elektrociepłownie opalane odpadami przyczynek do zobowiązań 3 x 20 42% w odpadach to energia odnawialna Kominy z elektrociepłowni opalanych odpadami najczystrzymi emitorami

34 Do not waste the waste!!!

35 Roczna produkcja odpadów domowych w Szwecji w 2007 Kg na osobę Suma Niebezpieczne, oddzielnie odbierane i przerabiane odpady Odzysk materiałów do powtórnego użycia jako produkt lub surowiec Obróbka biologiczna w celu produkcji biogazu % Spalanie z odzyskaniem energii Składowisko odpadów 20 4

36 Różnice między rozkładem tlenowym, a beztlenowym 1. Do prowadzenia rozkładu tlenowego konieczne jest dodanie energii by napowietrzyć masę biologiczną, czyli ponosimy dodatkowe koszty eksploatacyjne 2. Podczas rozkładu beztlenowego produkujemy biogaz mając możliwość albo go spalić i zamianić jego energię chemiczną na energię elektryczną i ciepło, lub uszlachetnić go do biometanu i użyć go jako zamiennika gazu ziemnego czyli będzie źródłem przychodów Ten sam produkt końcowy = humus

37 Model Szwedzki

38 Instalacja tankowania autobusów biometanem (CNG)

39 Instalacja do uszlachetniania biogazu do jakości paliwa napędowego CNG

40 Napełnione kontenery z paliwem CNG

41 Produkcja i dystrybucja 10 Mln.m 3 /rok biometanu CNG w Sztokholmie

42 Zrównoważona gospodarka energią cieplną w gminie Ciepło odpadowe z lokalnegoprzemysłu 3 1 Energia z odpadów jako źródło podstawowe 6 4 Miejska sieć cieplna 5 2 Biogazownia Źródło szczytowe opalane paliwem kopalnym Produkcja biometanu CSG do pojazdów, lub importowanego zamiennika gazu ziemnego Elektrociepłownia

43 Minimalizować strumień odpadów Co zrobiono? Odzyskiwać o ile to bardziej opłacalne niż przychody ze sprzedaży energii Najlepiej wydzielać u źródła frakcję organiczną dla produkcji biometanu Spalarnie mają pracować w skojarzeniu z odzyskiem energii i wody ze spalin Wykorzystywać istniejące sieci cieplne do zagospodarowania ciepła Wykorzystać pieniądze unijne bo taka szansa już się nie powtórzy Odpady i sieć cieplna własnością samorządów

44 Typowa miejska elektrociepłownia opalana biomasą Dane techniczne mediów Zainstalowane moce energetyczne -Ciepło wraz ze skraplaniem spalin 55 MWt -Energia elektryczna 23 MWe Produkty poprocesowe -Żużel 900 t / rok -Popioły lotne 750 t / rok

45 Termiczne przekształcanie odpadów komunalnych w krajach Europy Zachodniej

46 Przyszłość? Symbio City jaka próba maksymalnego zrównoważenia w gminie i państwie na przykładzie Szwecji

47 Spalarnia odpadów komunalnych w Malmö

48 Hammarby Sjöstad Sztokholm Rewolucja

49 Hammarby Sjöstad Sztokholm

50 Hammarby Sjöstad częścią Symbio City Pełna równowaga między potrzebami a zasobami

51 Inwestycja w efektywność energetyczną jest prawie tak pewna jak inwesycja w obligacje państwowe z wielokrotnie wyższą stopą zwrotu.

52 Efektywność energetyczna daje najszybsze efekty W Szwecji zapotrzebowanie na energię na osbę wzrosło w latach 1970/2005 ponad 4- krotnie. Ten wzrost w 75% pokryty został wzrostem efektywności, a tylko 25% to nowe moce produkcyjne!!!

53

54 Koszty wytworzenia w Szwecji 1 Mwh e z różnych rodzajów biomasy (bez VAT-u i podatków)

55 Wnioski Polityka ku niezależności energetycznej samorządów to przede wszystkim znakomty środek do: - zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego państwa - zmniejszania bezdobocia - podniesienia komfortu życia mieszkańców - zmniejszenia strat przesyłu energii - minimalizacji ryzyka awarii przesyłu - spełnianienia dyrektyw unijnych Impulsem często rewitalizacji zdewastowanych terenów służy równoważniu potrzeb i zasobów w Symbio - City

56 Odpady mają wymierną wartość Odpady zmieszane Kaloryczność: 8 GJ/tonę = 2,2 MWh/tonę odpadów Ciepło spalania 16 GJ/tonę = 4,4 MWh/tonę odpadów Dzięki technologii skraplania ilość energii z odpadów osiąga ok.12 GJ/tonę = 3,3 MWh/tonę odpadów komunalnych 4 tony odpadów komunalnych odpowiadają energetycznie 4,5 tonom surowej biomasy drewnianej, czyli 1 tona odpadów odpowiada 1,125 tonom surowej biomasy 1 tona oleju opałowego odpowiada energetycznie 4 tonom odpadów komunalnych 1 tona węgla odpowiada energetycznie 2 tonom odpadów komunalnych Frakcja biodegradowalna 1 tona odpadów biodegradowalnych = 100 m³ biometanu 1 Nm³ biometanu = 10 kwh energii

57 Wartości energetyczne odpadów Zmieszane Frakcja sucha 70% 3,9 MWh/ tonę 3,3 MWh/ tonę Frakcja biodegradowalna 1 MWh/ tonę w biogazie 30%

58 Tracony potencjał w Polsce Zakładając, że 1 tona odpadów zmieszanych odpowiada energetycznie 3,3 MWh energii użytkowej, czyli 2,64 MWh ciepła i 0,66 MWh energii el. oraz zakładając, że po uszczelnieniu systemu każdy Polak wytwarzać będzie zgodnie ze standardami unijnymi ok. 500 kg odpadów rocznie: to rocznie w Polsce wytworzymy o.k. 38,5 mln x 0,5 t = 19,25 miliona ton/rok. Zakładając 30% odzysk materiałów do ponownego użycia Posiadamy rocznie 13,5 miliona ton odpadów zmieszanych. Wariant 1 Spalamy całą ilość odpadów zmieszanych i w całości zamieniamy na energię użytkową w podziale na ciepło i energię elektryczną: 13,5 miliona x 2,64 MWh = MWh/rok ciepła co w przliczeniu na GJ daje GJ/rok co przy cenie za ciepło 25 PLN/GJ do sieci cieplnej da dochód PLN/rok za ciepło i analogicznie przy założeniu 200 PLN/MWh (bez zielonych certyfikatów) PLN/rok Jest to ponad 4,5 miliarda złotych rocznie, które zakopujemy do ziemi

59 Tracony potencjał w Polsce Wariant 2. Zakładając, że 1 tona odpadów zmieszanych sortowana na frakcję biodegradowalną da jej ok. 300 kg a reszta to 700 kg frakcji palnej co odpowiada energetycznie 0,3 x 1 MWh w biometanie i 0,7 x 3,9 MWh w energii ze spalenia. Dla biometanu jako paliwa napędowego 0,3 t x 100 m³ / tonę czyli 30 m³ x 2,96 PLN/ Nm³ CNG daje 89 PLN lub dla biometanu w silniku gazowym po zamianie na ciepło 40% i energię elektryczną 40% da 0,4 MWh w energii elektrycznej x 200 PLN za czarną energię (bez certyfikatów) daje PLN 80 oraz w cieple 0,4 MWh ton to 1,44 GJ x 25 PN/GJ daje PLN 36. W warunkach polskich jest to bardziej ekonomiczne tzn.116 PLN z tony odpadów. W sumie PLN 116 x 13,5 MLN / rok = PLN / rok

60 Tracony potencjał w Polsce Dla frakcji resztkowej 0,7 t x 3,9 MWh/ t = 2,73 MWh energii użytkowej podzielonej na 0,546 MWh energii elektrycznej i 2,184 MWh ciepła Wartość za en. elektryczną (bez ziel. certyfikatów) 13,5 mln ton x 0,564 MWh x 200 PLN/ MWh = Wartość za ciepło PLN / rok 13,5 miliona x 2,184 MWh = MWh/rok ciepła czyli GJ/rok co daje przy 25 PLN/GJ do sieci cieplnej W sumie zatem PLN/rok PLN / rok czyli o 28 % więcej niż ze spalenia odpadów zmieszanych w kotle.

61 Nasza misja Największym zagrożeniem dla ludzkości nie jest zło czynione przez złych ludzi tylko bierność tych dobrych Martin L. King

62 Główna siedziba w Polsce Dziękuję za uwagę! Telefon: jozef.neterowicz@radscan.se, jn@zpp.pl