Pozyskiwanie energii cieplnej z odpadów komunalnych. Unieszkodliwianie czy wykorzystanie oto jest pytanie!

Transkrypt

1 Pozyskiwanie energii cieplnej z odpadów komunalnych Unieszkodliwianie czy wykorzystanie oto jest pytanie! Ryn

2 Definicja odpadów komunalnych Ustawa o odpadach z 27 kwietnia 2001r Odpady komunalne - odpady powstające w gospodarstwach domowych, a także odpady nie zawierające odpadów niebezpiecznych pochodzące od innych wytwórców odpadów, które ze względu na swój charakter lub skład są podobne do odpadów powstających w gospodarstwach domowych. to stałe i ciekłe odpady powstające w gospodarstwach domowych, w obiektach użyteczności publicznej i obsługi ludności, w tym nieczystości gromadzone w zbiornikach bezodpływowych, porzucone wraki pojazdów mechanicznych, z wyjątkiem odpadów niebezpiecznych z zakładów opieki zdrowotnej i weterynaryjnej.

3 Składowanie, recykling, spalanie w Unii Europejskiej 3

4 Ograniczenia w składowaniu odpadów komunalnych ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA z dnia 7 września 2005 roku w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu (Dz. Ust. 2005, Nr 186, poz. 1553, Dz. Ust. 2006, Nr 38, poz. 264) 4

5 Polskie zobowiązania a realia W roku 2010 musi nastąpić redukcja ilości odpadów biodegradowalnych trafiających na składowiska o 25 % w stosunku do roku 1995, a w 2013 roku i 50 % (te zobowiązanie wydaje się być niemożliwe do zrealizowania!), W planach gospodarki odpadami założono budowę co najmniej 12 spalarni odpadów, z których żadna jeszcze nie zaczęła być budowana, Od roku 2013 Polska może być zmuszona do płacenia wysoką karę ( 30 mln rocznie) za niedotrzymanie zobowiązań w zakresie gospodarki odpadami. 5

6 Planowana lokalizacja spalarni w Polsce 6

7 Odpady wytworzone (wskaźniki WPGO) i zebrane (GUS) na terenie projektu Olsztyn Wytworzono Mg odpadów komunalnych Wskaźniki WPGO: Rodzaj odpadów miasto > 100 tys. miasto<100 tys. wieś odpady z gospodarstw domowych odpady z infrastruktury Razem 355 kg/m/rok 275 kg/m/rok 145 kg/m/rok Zebrano (wg GUS) Mg odpadów komunalnych

8 Analiza wartości opałowej odpadów komunalnych Skład odpadów z miasta Olsztyna Skład morfologiczny [%] Wilgotność* [%] Wartość opałowa* [kcal/kg] Wartość opałowa [kj/kg] frakcja ,96 25, papier/karton 22,83 19, tekstylia 2,72 24, tworzywa sztuczne 20,82 7, metale 2, szkło i ceramika 13, odpady inertne 3, odpady ulegające biodegradacji bez papieru, kartonu i drewna 29,57 70, drewno 0,02 16, wg wskaźników składu elementarnego* 28,58 % kcal/kg kj/kg wartość skorygowane dla wilgotności otrzymanej w wyniku badań morfologii odpadów 42,88 % kcal/kg kj/kg Źródło: na podstawie opracowania Socotec Średnia wartość ciepła spalania z regionu ~ kj/kg

9 Zmiany Ilości i wartości opałowej odpadów komunalnych Dane wg prezentacji J. Vehlow (FZ Karlsruhe),2006, za dr Wielgosińskim 9

10 Odpady jako paliwo OŹE aspekt prawny Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytwarzanej w odnawialnym źródle energii (DzU nr 156, poz. 969). - Biomasa -stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także z przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji.

11 Odpady jako paliwo OŹE aspekt prawny Ustawa Prawo Energetyczne z 10 kwietnia 1997 r. art. 3 pkt 20 (nowela - Dz. U. Nr 89/2006, poz. 625, ze m. art. 9a, 9e) Odnawialne źródło energii - źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, z biogazu wysypiskowego, a także biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych.

12 Dlaczego nie jest możliwe współspalanie odpadów? proces termicznego przekształcania odpadów powinien odbywać się w spalarniach bądź współspalarniach, zgodnie z przepisami wynikającymi z dyrektywy 2000/76/WE w sprawie spalania odpadów. konwencjonalne kotły energetyczne, nie są w stanie sprostać wymagającym standardom emisyjnym dla pyłu, SO2 oraz NOx, jakie zgodnie z obowiązującym prawem są wymagane, jeżeli procesowi spalania konwencjonalnych paliw towarzyszyć będzie współspalanie odpadów.

13 Wybrane warunki spalania odpadów komunalnych przez cały czas temperatura gazów powstających w wyniku spalania musi być utrzymywana na poziomie nie niższym niż 850 st. C, czas spalania trwał co najmniej dwie sekundy, a zawartość tlenu w gazach wynosiła co najmniej 6% (Rozp. MŚ z dnia 30 lipca 2001 r. w sprawie wprowadzania do powietrza substancji zanieczyszczających z procesów technologicznych i operacji technicznych) Muszą być spełnione określone w przepisach standardy emisji zanieczyszczeń w spalinach

14 Poziomy dopuszczalnych emisji do atmosfery w (mg/nm³) stan obecny Węgiel < Węgiel < Węgiel > Odpady < 6 Odpady Rzeczywiście 50 MW Istniejące 50 MW nowe 100 MW nowe ton/h 6-25 ton/h zmierzone ze spalarni odpadów Pyły lotne ,5 HCl ,1 HF 1 1 NOx jako NO ,7 SO ,2 TOC Cd+Tl 0,05 0,05 Hg 0,05 0,05 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V 0,5 0,5 Dioksyny i Furany 0,1 0,1 CO ,8 Dioksyny i furany w ng/nm3

15 Odpady a biomasa BIOMASA drzewna ODPADY zmieszane Ciepło spalania w s.m. 18 MJ/kg 16 MJ/kg Woda 50% 45% Węgiel 24,5% 22% Wodór 3,1% 3,3% Tlen 21,8% 20,3% Popiół 0,55% 8,6% Chlorki 0,03% 0,4% siarka 0,02 % 0,1 % Szacunkowy udział frakcji biodegradowalnej w zmieszanych odpadach komunalnych ~ 42% 42% - BEZ EMISJI CO2 42% - ZIELONE CERTYFIKATY

16 Odzysk energii podczas spalania odpadów Źródło: dr G. Wielgosiński, Politechnika Łódzka 16

17 Szacunkowe porównanie kosztów netto różnych paliw niezbędnego do wyprodukowania 1 MWh el biomasa (odpady leśne) biomasa (pelety) torf odpady węgiel gaz ziemny (> 50 MW kondensacyjny) gaz ziemny (> 50 MW skojarzenie) gaz ziemny (< 50 MW skojarzenie)

18 Przykładowa struktura przychodów dla przyszłej spalarni odpadów komunalnych na ton/rok opłata na bramie 31% 26% przychody za energię cieplną ze skojarzenia 1,5% 7,5% 34% przychody za sprzedaż energii ze skraplania spalin zarobek za wykorzystanie ciepłego kondensatu przychody ze sprzedaży energii elektrycznej

19 Koncepcja Olsztyn ODPADY KOMUNALNE Z MIASTA OLSZTYN ODPADY KOMUNALNE Z 39 GMIN SEGREGACJA ODPADÓW SKŁADOWISKO ok % ODPADÓW SUROWCE WTÓRNE DO PRZEMYSŁU ODPADY JAKO PALIWO Możliwe warianty spalania CIEPŁOWNIA KORTOWO (w przypadku braku zapotrzebowania na dodatkową moc cieplną/energię na potrzeby miasta) NOWE ŹRÓDŁO 1. SPALARNIA ODPADÓW lub 2. WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW WARUNKI DO SPEŁNIENIA: W świetle Rozp. o Standardach Emisyjnych Dz. U. nr 260 poz. 2181,źródło, w którym zastępuje się część paliwa odpadami staje się automatycznie współspalarnią odpadów podlegającą innym wymogom w zakresie standardów emisyjnych niż konwencjonalne źródło. W takim wypadku konieczna jest: - modernizacja źródła (wymaga gruntownych zmian w technologii całego źródła lub jego wyodrębnionej części); - nowa instalacja oczyszczania spalin; - nowa instalacja monitorowania spalin; WARUNKI DO SPEŁNIENIA: - Wzrost zapotrzebowania na energię w mieście np. na skutek rezygnacji z produkcji w Michelin po 2010; - dogodna lokalizacja (usytuowanie względem msc, ciężki transport); - zastosowanie nowoczesnej, właściwej technologii do termicznego przekształcania odpadów w celu odzysku energii przy zachowaniu wymaganych norm emisyjnych; -możliwość zastosowania produkcji skojarzonej;

20 Energia elektryczna 133 GWh Miasto 128 GWh CM KE ton ZO ca ton 231 GWh GJ 40% 349 GWh GJ 60% Ciepło do miasta 580 GWh rocznie GJ 100% ciepła

21 Koszty inwestycyjne na przykładzie projektu Olsztyn wydajność 120 tyś Mg/a Sumaryczna cena budżetowa netto Poz. Opis Cena (PLN) 1. Dostawa paliwa 3,600, Spalanie, generowanie pary 92,850, Oczyszczanie spalin 19,850, Odzyskiwanie energii 48,400, Elektryczność, technologia pomiarów i sterowania, 16,750, system kontroli i komunikacji 6. Konstrukcje pomocnicze 5,250, Budynki i obiekty zewnętrzne 34,900, Montaż i projektowanie, przygotowanie dokumentów 29,400, licencyjnych, rozruch, eksploatacja próbna, ustawowe odbiory, szkolenie pracowników, dokumentacja 9. Sumaryczna cena budżetowa netto Plus: - teren i jego przygotowanie, -instalacje i infrastruktura towarzysząca, -robocizna, Szacunkowa cena wskaźnikowa euro/1 Mg odpadów

22 Instalacje CHP na odpady w Szwecji - 31 instalcji CHP na odpady - Przepisy prawne są bardzo zaostrzone w porównaniu z innymi paliwami lość dotychczas spalonych odpadów ton -Ilość odzyskanej energii z odpadów 14,24TWh

23 Znajdź... szczegółów, którymi różnią się poniższe obrazki

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

25 Zrodlo: Profu ILOŚĆ ODPADÓW UZYTYCH DO PRODUCJI ENERGII W SZWECJI Elektrociepłowni e Kotły wodne

26 Spalanie paliwa mokrego z odzyskiem energii z wilgoci w spalinach Odparowywanie wilgoci Spalanie Tradycyjny odzysk energii (ekonomizer) Dodatkowy 1stopień odzysku energii poprzez skraplanie pary wodnej w spalinach Dodatkowy 2 Oczyszczanie i stopień odzysku emisja spalin energii poprzez dalsze osuszanie spalin i przekazanie wilgoci do kotła przez powietrze spalania Materiał reklamowy firmy

27

28 Proces spalania

29 Przykłady elektrociepłowni opalanych odpadami (CHP)

30 CHP Borlänge -Szwecja - Dane pary: 40 bar/ 400 ºC -Obciążenie : 10 tones/hour - Oczyszczenie spalin: Semi dry - Roczny czas pracy: 8000 h - Moc elektryczna: 7 MW -Moc cieplna: 23 MW - wydajność 80 tyś Mg/a odpady + biomasa -Koszt inwestycji 55 mln euro

31

32 Dane operacyjne Oplata na bramie > 500SEK/ton MSW (tax 78 SEK/ton) Energia elektryczna : ceny rynkowe Nie ma zadnych certfikatow Obsluga: 6 zmian - każdej 3 osoby Skladownie popiolow : 103 /ton (0,5 ton/h) Wapno: 103 /ton

33 Emisje zanieczyszczeń Pyl 7 mg/m 3 n HCL 10 mg/m 3 n SO 2 40 mg/m 3 n Hg 0,02 mg/m 3 n (6% O 2 dg) Dioxyny 0,08 ng/m 3 n

34 CHP Malme Szwecja Wydajność 550 tyś Mg/a Produkcja: MWh ciepła MWh energii el.

35 CHP Linköping - Szwecja

36 Linköping biogaz

37 Spalarnia Spittelau Wiedeń Wydajność ok Mg/a 37

38 Spalarnia Liberec

39 Spalarnia Liberec Własność: Spółka TERMIZO (90 % udział bank, 10% samorząd lokalny) Liczba zatrudnionych: 30 os. (5 zmin) Wartość projektu: ok. 100 mln. euro Ilość odpadów: t/rok (250 tyś mieszkańców) Moc cieplna: 24 MW Produkcja ciepła: GJ/rok Moc elektryczna: 2,5 MWe (1 MW na potrzeby własne) Ciepło przykazywane do elektrociepłowni w postaci pary schłodzonej o parametrach: Ciśnienie 10 bar Temperatura 200/250 oc Pokrycie potrzeb grzewczych miasta: Sezon letni 100 % Sezon zimowy 30 % Odpady poprodukcyjne: - żużel i popiół - 10 % masy odpadów uznane jako mat. budowlany -złom żelazny 1500 t/rok sprzedawany do huty - odpad niebezpieczny 1500 t/rok - składowisko

40 Inne technologie termicznego unieszkodliwiania

41 MBT/MBS paliwo alternatywne Wydajność 85 tyś. Mg/a Koszt inwestycyjny 22 mln euro Powierzchnia 5,8 ha

42 MBT/MBS paliwo alternatywne Przebieg procesu: - Wstępne rozdrobnienie - Mechaniczno biologiczna sucha stabilizacja w zamkniętych sarkofagach - Oczyszczenie gazów wyziewowych - Odprowadzenie odcieków - Przesianie na frakcje - Wydzielenie metali żelaznych i nieżelaznych, mineralnych - Peletyzacja stabilatu

43 MBT/MBS paliwo alternatywne Parametry stabilatu: Wartość opałowa 17 MJ/kg Wilgotność 7 % Zawartość części niepalnych 2% Stabilat paliwo alternatywne nadaj jest odpadem palnym o kodzie ! Rozp. MŚ z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów

44 Inne technologie cd.

45 Inne technologie cd. Pirolizę stosuje się do unieszkodliwiania wybranych grup odpadów wysokokalorycznych takich jak: opony samochodowe, niektóre tworzywa sztuczne (PE, PP), przepracowane oleje mineralne. Technologii pirolizy, przydatnych w postępowaniu z odpadami niebezpiecznymi nie powinno stosować się do odpadów komunalnych.

46 Podsumowanie Odpady, chociaż trudno do wykorzystania, mogą być w przyszłości źródłem lokalnego paliwa dla ciepłownictwa, czego dowodem jest przykład szwedzki; Odpady komunalne są jedynym paliwem z dodatnim kosztem pozyskania; Nowoczesne spalarnie są znacznie mnie szkodliwe dla środowiska od elektrociepłowni na paliwa konwencjonalne; Dzięki zastosowaniu technologii schładzacza spalin, możliwe jest uzyskanie znacznie większych ilosci energii cieplnej Energetyczne wykorzystanie frakcji biodegradowalnej OŹE w odpadach jest remedium na rynkowy deficyt biomasy; Należy promować selektywną zbiórkę u źródła, co w konsekwencji będzie prowadzić do podniesienia jakości energetycznej odpadów; Bazując na przykładach europejskich i na ilości wdrożeń, największym zaufaniem, pomimo wysokich nakładów, cieszą się spalarnie odpadów surowych.

47 Niewyczerpane zasoby!

48 Dziękuję za uwagę Konrad Nowak Ul. SŁONECZNA OLSZTYN Tel