ZuŜycie energii a ochrona środowiska

Transkrypt

1 15 lutego 2008 r. ZuŜycie energii a ochrona środowiska Mariusz TAŃCZUK

2 Jakość środowiska a energetyka Skala globalna i lokalna WYTWARZENIE KONSUMPCJA WYTWARZANIE

3 Zapotrzebowanie na energię - prognoza

4 Klasyfikacja postaci energii

5 Szanse ma poziomie lokalnym zmniejszenie energochłonności 1. Zmniejszenie zapotrzebowania - optymalizacja mocy urządzeń, procesów, - zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło budynków. 2. Zmniejszenie zuŝycia - oszczędzanie energii, - poprawa sprawności urządzeń MODERNIZACJE ŹRÓDEŁ CIEPŁA MODERNIZACJE INSTALACJI ODBIORCZYCH TERMOMODERNIZACJE BUDYNKÓW MODERNIZACJA SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH ENERGETYKA ROZPROSZONA i KOGENERACJA (TRÓJGENERACJA) ZABIEGI NIEINWESTYCYJNE

6 Szanse ma poziomie lokalnym wykorzystanie OZE odnawialne źródło energii (OZE) - wykorzystuje w procesie wytwarzania energii takie paliwo, zasób, który jest odnawialny. niekonwencjonalne źródło energii - źródło, które nie wykorzystuje w procesie przetwarzania spalania organicznych paliw kopalnych, np. paliwa nuklearne, zasoby odnawialne, odpady ulegające biodegradacji Ustawa Prawo energetyczne z 1998r. Z nowelizacją wg Dyrektywy UE 2001/77/EC "odnawialne źródła energii są to źródła wykorzystujące w procesie przetwarzania nie zakumulowaną energię słoneczną w rozmaitych postaciach, w szczególności energię rzek, wiatru, biomasy, energię promieniowania słonecznego "odnawialne źródło energii - źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalna, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek, oraz energie pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a takŝe biogazu powstałego w procesach odprowadzanie lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych."

7 Aspekty prawne produkcji energii z OZE w Polsce 1) Ustawa PRAWO ENERGETYCZNE z dnia r. wraz z późniejszymi zmianami 2) Wybrane akty wykonawcze do ustawy PE: Rozporządzenie z dnia r. w sprawie obowiązku zakupu en. elektrycznej i ciepła wytworzonych z OZE Rozporządzenie z dnia r. w sprawie obowiązku zakupu en. elektrycznej wytwarzanej w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła Rozporządzenie MG z dn r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia ŚP, uiszczenia opłaty zastępczej oraz zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii Projekt rozporządzenia MG w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku uzyskania i przedstawienia do umorzenia tych świadectw 3) Ustawa o handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych z dnia r. 4) Ustawa o biokomponentach i biopaliwach ciekłych z dnia 25 sierpnia 2006 r.

8 Aspekty prawne produkcji energii z OZE - Unia Europejska 1) Dyrektywy Unijne, Strategie Komisji Europejskiej, Księgi, m. in.: Dyrektywa 77/2001/WE, Dyrektywa kogeneracyjna (CHP), Dyrektywa o odpadach Biomass action plan z dnia (COM(2005) 628 final) Mapa drogowa na rzecz energii odnawialnej: określenie sposobu, aby w 2020 r. energia odnawialna stanowiła 20 % całości energii wykorzystywanej w Europie, dnia 10 stycznia 2007 r. (MEMO/07/13), Propagowanie biopaliw jako skutecznej alternatywy dla ropy w sektorze transportu, Bruksela, dnia 10 stycznia 2007 r. (MEMO/07/5) Strategia Energetyczna Komisji Europejskiej (projekt ) Plan (inicjatywa) 3 x 20

9 Wybrane strategie energetyczne na świecie 1) Rząd Brazylii, w której obecnie juŝ ok. 50% samochodów jeździ na biopaliwo, mające w bilansie paliw silnikowych udział wynoszący ponad 30%, dąŝy do tego, aby w 2011 roku wszystkie samochody jeździły na to paliwo. 2) Ze strategii energetycznej ogłoszonej przez premiera Szwecji w październiku 2005 roku wynika, e jego kraj chce w ciągu 15 lat całkowicie uniezaleŝnić się od ropy naftowej, zastępując ją paliwami alternatywnymi, głównie biopaliwami nowej generacji. 3) W strategii energetycznej ogłoszonej przez prezydenta USA: w lutym 2006 podkreśla się plan ograniczenia w ciągu 20 lat przez USA importu ropy naftowej z Bliskiego Wschodu o 75% i jego zastąpienia biopaliwami nowej generacji. w styczniu 2007 podkreśla się potrzebę ograniczenia zuŝycia benzyny w ciagu 10 lat o 20% i 7-krotnego wzrostu udziału energii odnawialnej.

10 Polski (i unijny) segment energetyki odnawialnej Plan 3 x 20! (OZE, CO 2, energochłonność)

11 Aspekty prawne OZE instrumenty krajowe 1. Obowiązek zakupu przez spółki dystrybucyjne energii elektrycznej wytworzonej z OZE ( energii zielonej ) Udział energii zielonej w rynku krajowym: w roku 2005: nie mniej niŝ 3,1% całkowitej rocznej sprzedaŝy energii elektrycznej, w kolejnych latach: 3,6%. 4,3%, 5,4%, 7,0%, 9,0%, 9,0%, 9,0%, 9,0%, 9,0% w 2014 roku. 2. Obowiązek zakupu przez spółki dystrybucyjne energii elektrycznej wytworzonej w skojarzeniu Udział energii skojarzonej (czerwonej) w rynku krajowym: w roku 2005: nie mniej niŝ 13,7% całkowitej rocznej sprzedaŝy energii elektrycznej, w kolejnych latach: 15,0%. 15,2%, 15,6%, 15,8%, 16,0% w 2010 roku. 3. System handlu zielonymi certyfikatami - od 2005 r. (215 zł/mwh) 4. System handlu czerwonymi i Ŝółtymi certyfikatami - od 2007 r. (120zł/MWh) 5. Handel uprawnieniami do emisji CO 2

12

13 Potencjał energetyczny biomasy

14 Algorytm szacowania potencjału biomasy

15 Potencjał techniczny biomasy Wyznaczono potencjał techniczny dla energii wytworzonej z róŝnych rodzajów biomasy moŝliwej do pozyskania w gminie Wołczyn. Biomasa spalanie: drewno - lasy słoma ziarna zbóŝ drewno - sady drewno - drogi ziemniaki, zboŝa, buraki bioetanol rzepak olej rzepakowy (biodiesel) wysuszone osady ściekowe uprawy energetyczne: łąki trawa energetyczna Miskant łąki wierzba Salix pastwiska wierzba Salix odłogi i ugory wierzba Salix Biomasa fermentacja: odpady pochodzenia zwierzęcego oczyszczalnie ścieków (biogaz) trawy z łąk i pastwisk odpady komunalne

16 Lasy Do obliczenia potencjału biomasy z lasów przyjęto ogółem obszar lasów i gruntów leśnych na terenie gminy Wołczyn: ha Dostępność biomasy (drewno i odpady drzewne) przyjęto na poziomie 16%. ZałoŜono, Ŝe roczny średni przyrost masy drewna wynosi 7,73 m 3 /ha, a pozyskanie 56% średniego przyrostu. Wartość opałowa drewna o 30% zawartości wilgoci: 12,2 GJ/m 3 Średnioroczna sprawność produkcji ciepła 80% Na podstawie powyŝszych załoŝeń wyznaczono techniczny potencjał energetyczny wytwarzania ciepła ze spalania drewna z lasów: 6,33 GWh /rok (zapotrzebowanie na ciepło grzewcze mieszkań: 45 GWh/rok)

17 Słoma Do obliczenia potencjału słomy przyjęto ogółem obszar zasiewu zbóŝ na terenie gminy Wołczyn: ha Dostępność obszaru upraw przyjęto na poziomie 62 %. ZałoŜono, Ŝe roczne plonowanie słomy z zasiewów zbóŝ wynosi 4 tony/ha. Wartość opałowa słomy wysuszonej na powietrzu do zawartości wilgoci ok % wynosi ok. 17,8 GJ/t Średnioroczna sprawność produkcji ciepła 80% Na podstawie powyŝszych załoŝeń wyznaczono techniczny potencjał energetyczny wytwarzania ciepła ze spalania słomy: 94,13 GWh /rok (zapotrzebowanie na ciepło grzewcze mieszkań: 45 GWh/rok)

18 Bioetanol Etanol otrzymywany jest w procesie fermentacji alkoholowej surowców zawierających: skrobię (ziemniaki, kukurydza, Ŝyto itp.) lub cukry (owoce, melasa) lub w sposób syntetyczny. Zastosowanie etanolu: jako rozpuszczalnik w przemyśle chemicznym, w przemyśle spoŝywczym do produkcji napojów alkoholowych w mieszaninie z benzyną jako paliwo do silników (tradycyjnych i FFV) jako paliwo energetyczne W skali kraju występuje nadwyŝka surowców do produkcji bioetanolu. Całkowity koszt uzyskania alkoholu etylowego z w/w produktów najniŝszy jest dla melasy i Ŝyta, a najwyŝszy dla ziemniaków. Produkt rolniczy (1000 kg) Ziemniaki ZboŜe Buraki cukrowe Melasa Ilość wyprodukowanego spirytusu I a [litry]

19 Bioetanol Do wyznaczenia potencjału energetycznego bioetanolu w gminie Wołczyn wykorzystano informacje o wielkości zasiewów buraków, ziemniaków i zbóŝ. Do obliczeń załoŝono określoną dostępność D produktów (przyjęto, Ŝe do produkcji etanolu będzie słuŝyć tylko ta część produktów rolniczych, która nie klasyfikuje się do przetworzenia na produkty spoŝywcze). Buraki cukrowe: 431 ha (D = 10%, plonowanie 40 t/ha) Ziemniaki: 302 ha (D = 20%, plonowanie 25 t/ha) ZboŜa: ha (D = 15%, plonowanie 4 t/ha) Wartość opałowa etanolu 23,4 MJ/litr Średnioroczna sprawność produkcji ciepła 85% Na podstawie powyŝszych załoŝeń wyznaczono techniczny potencjał energetyczny wytwarzania ciepła z bioetanolu z upraw rolnych: 11,07 GWh /rok (zapotrzebowanie na ciepło grzewcze mieszkań: 45 GWh/rok)

20 Uprawy energetyczne (ugory) Do obliczeń przyjęto, Ŝe 60% powierzchni odłogów i ugorów znajdujących się w obszarze administracyjnym gminy zostanie zagospodarowanych pod uprawę wierzby energetycznej Salix Obszar odłogów i ugorów na terenie gminy Wołczyn: 469 ha ZałoŜono, Ŝe średni roczny plon wierzby wynosi 11 t s.m./ha Wartość opałowa wierzby o wilgotności 20% wynosi ok. 13,5 GJ/t Średnioroczna sprawność produkcji ciepła: 85% Na podstawie powyŝszych załoŝeń wyznaczono techniczny potencjał energetyczny wytwarzania ciepła z wierzby Salix: 9,85 GWh /rok (zapotrzebowanie na ciepło grzewcze mieszkań: 45 GWh/rok)

21 Odpady pochodzenia zwierzęcego Przyjęto, Ŝe biogaz wytwarzany jest z odchodów zwierzęcych w procesie rozkładu beztlenowego. Do obliczeń przyjęto następujące pogłowie zwierząt hodowlanych w gminie Wołczyn: bydło 3 003, trzoda 9 480, drób Na podstawie danych literaturowych przyjęto: Rodzaj hodowli zwierzęcej bydło trzoda drób Ilość odchodów [dm 3 /szt d] ,066 Zawartość suchej masy organicznej [%] Ilość wytworzonego biogazu [m 3 /kg s.m.o.] 0,4 0,45 0,46 Dostępność [%]

22 Odpady pochodzenia zwierzęcego Wartość opałową wytworzonego biogazu przyjęto na poziomie 21,5 GJ/m 3 Średnioroczna sprawność produkcji ciepła w kotle gazowym: 87% Na podstawie powyŝszych załoŝeń wyznaczono techniczny potencjał energetyczny biomasy pochodzenia zwierzęcego przetworzonej do biogazu: 6,93 GWh /rok (zapotrzebowanie na ciepło grzewcze mieszkań: 45 GWh/rok)

23 Potencjał energetyczny biomasy w gminie Wołczyn wyniki szacowania odłogi i ugory wierzba Salix pastwiska wierzba Salix łąki trawa energetyczna Miskant wysuszone osady ściekowe rzepak olej rzepakowy (biodiesel) ziemniaki, zboŝa, buraki bioetanol drewno - drogi drewno - sady ziarna zbóŝ słoma drewno - lasy 9,85 11,5 0,15 30,92 3,3 11,07 0,07 0,007 24,05 6,33 94, Potencjał techniczny w cieple, GWh/rok Zestawienie potencjału energetycznego biomasy przetwarzanej do ciepła w procesie spalania

24 Potencjał energetyczny biomasy w gminie Wołczyn wyniki szacowania odp. komunalne frakcja organiczna koszenie łąk i pastwisk oczyszczalnie ścieków odpady z hodowli zwierząt 0,37 15,86 0,52 6, Potencjał techniczny w cieple, GWh/rok Zestawienie potencjału energetycznego biomasy przetwarzanej do ciepła w procesie fermentacji a następnie spalania

25 Termomodernizacja Obecny stan techniczny budynków przestarzała a wewnętrzna instalacja cieplna brak izolacji stropodachów brak ocieplenia ścian nieszczelna stolarka okienna niekontrolowana wentylacja przegrzewanie częś ęści wspólnych budynku straty w przewodach cyrkulacyjnych c.w.u.

26 Termomodernizacja Przykładowy rozkład strat ciepła w budynku

27 Termomodernizacja Pełny program termomodernizacyjny płukanie instalacji c.o. regulacja hydrauliczna instalacji wewnętrznej c.o. regulacja instalacji wewnętrznej przy pomocy termozaworów przygrzejnikowych likwidacja centralnego odpowietrzania montaŝ podzielników w kosztów (ew. systemu rozliczeń na podstawie pomiaru komfortu cieplnego) ocieplenie przegród d zewnętrznych, ścian i dachów eliminacja strat na częś ęściach wspólnych wymiana okien w częś ęści wspólnej regulacja systemu wentylacyjnego (!) modernizacja źródła a ciepła

28 Termomodernizacja Porównanie struktury strat ciepła przed i po termomodernizacji BUDYNEK WIELORODZINNY kondygnacji PRZED termomodernizacją: PO termomodernizacji: 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% SD S OK WENT GR 0% SD S OK WENT GR

29 ZuŜycie ciepła na wentylację 1. Po przeprowadzeniu programu termomodernizacyjnego wzrasta udział zuŝycia ciepła na cele wentylacji do ok. 70% całości wszystkich potrzeb cieplnych. 2. Po kompleksowym dociepleniu wraz z wymianą okien na szczelne pojawia się problem nadmiernej wilgoci w pomieszczeniach z powodu ZMNIEJSZONEJ WENTYLACJI SKUTKI: 1. Pojawianie się grzybów i pleśni na ścianach w pomieszczeniach 2. Pogorszenie jakości mikroklimatu (choroby) 3. Zwiększenie zapotrzebowania na ciepło (odparowanie) WNIOSEK: istnieje konieczność ZACHOWANIA KONTROLI nad WENTYLACJĄ SPOSÓB: Wprowadzenie wentylacji KONTROLOWANEJ (nawiewniki)

30 Emisja CO 2 a lokalne zuŝycie energii 1 kg C0 2 / 1 kwh wyprodukowanej energii elektrycznej w elektrowni systemowej Sprawność transformacji i przesyłu: 97 % OSZCZĘDZANIE ENERGII W SKALI LOKALNEJ DAJE WYMIERNE POLICZALNE KORZYŚCI DLA ŚRODOWISKA ZE WZGLĘDU NA OGRANICZENIE EMISJI CO 2. PRZYKŁAD: ZMNIEJSZENIE MOCY 1 śarówki ze 100W do 30 W 5 godzin dziennie x 365 dni x 70 W = 127,75 kw = 127,75 x 0,97 = 124 kg CO 2