Wykonawcy: Arkadiusz Osicki. KATOWICE, luty 2010 r.

Transkrypt

1 ANALIIZA UZYSKANEGO EFEKTU EKOLOGIICZNEGO W WYNIIKU REALIIZACJII W ROKU 29 PROGRAMU OGRANIICZENIIA NIISKIIEJ EMIISJII NA TERENIIE MIIASTA JAWORZNA NA LATA Wykonawcy: Arkadiusz Osicki KATOWICE, luty 21 r. Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii w Katowicach ul. Rymera 3/4, 4-48 KATOWICE, Tel/fax: , office@fewe.pl;

2 1. Wstęp Program ograniczenia niskiej emisji na terenie Jaworzna na lata został przyjęty w dniu 25 września 28 r. uchwałą XXV/325/28 Rady Miejskiej w Jaworznie. Program przygotowano w celu ustalenia zasad dofinansowania przez miasto inwestycji prowadzonych przez mieszkańców, polegających na montażu ekologicznych systemów grzewczych w budynkach i lokalach mieszkalnych. Ponadto program wskazuje kierunki innych działań prowadzących do ograniczenia niskiej emisji na obszarze Gminy Jaworzno. Realizacja programu w latach jest kontynuacją rozpoczętego w 24r programu ograniczenia niskiej emisji, z którego łącznie w okresie trwania skorzystało ponad 19 uczestników. Zdecydowaną większość, bo blisko 98 % stanowili właściciele budynków mieszkalnych indywidualnych (jednorodzinnych), a jedynie ok. 2% stanowili właściciele lokali mieszkalnych w budynkach wielorodzinnych. Dopłatami zostały objęte źródła określone w Programie jako ekologiczne i znalazły się wśród nich: o kotły retortowe z automatycznym dozowaniem paliwa, które stanowi węgiel kamienny o uziarnieniu od 5 do 25 mm (tzw. ekogroszek), o kotły komorowe opalane węglem kamiennym sortymentu grubszego (np. orzech), o kotły miałowe komorowe i z automatycznym dozowaniem paliwa, o kotły gazowe, o kotły olejowe, o ogrzewanie elektryczne, o podłączenie do sieci ciepłowniczej, o odnawialne źródła energii (OZE) wśród których znalazły się źródła opalane biomasą, pompy oraz układy hybrydowe biomasa-energia słoneczna. Podstawowym warunkiem uzyskania dopłaty do kotłów opalanych węglem kamiennym, a więc kotłów retortowych, komorowych i miałowych było przedstawienie świadectwa badania na znak bezpieczeństwa ekologicznego dla danego urządzenia grzewczego. Niniejsze opracowanie dotyczy analizy efektów uzyskanych w wyniku realizacji Programu ograniczenia niskiej emisji w budynkach jednorodzinnych i lokalach mieszkalnych w pierwszym roku jego trwania. Obecnie trwający program, w przeciwieństwie do uprzedniego, nie dopuszcza stosowania węglowych kotłów komorowych. Ograniczenie stwarzało obawę, czy nowy program nadal będzie cieszył się tak dużym zainteresowaniem jak do tej pory, bowiem w ramach wcześniej realizowanego programu ok. połowa dofinansowanych kotłów węglowych to kotły komorowe. Różnica w cenie kotłów zasypowych i automatycznych jest znacząca, a więc mogło okazać się, że program straci na popularności. Jak się z końcem 29 roku okazało, obawy te były niepotrzebne 2. Ogólne informacje o realizacji Programu w 29r. W 29 roku z możliwości uzyskania dopłaty do zakupu i wymiany nowego, ekologicznego źródła oraz montażu instalacji kolektorów słonecznych skorzystało dokładnie 36 właścicieli budynków i mieszkań z obszaru Jaworzna, przy czym 353 inwestycje dotyczyły - 1 -

3 wymiany źródeł w budynkach, a 7 w lokalach mieszkaniowych. Oznacza to, że modernizacji dokonano w kolejnych 3,3% budynków mieszkalnych znajdujących się na obszarze miasta. Zasady dofinansowania obejmowały podstawowe parametry: o podstawowym warunkiem udziału w programie jest likwidacja istniejącego kotła węglowego komorowego lub pieca/y ceramicznego/ch i montaż innego źródła, którego konstrukcja uniemożliwia spalanie odpadów, o dofinansowanie w ramach Programu otrzymują jedynie wysokosprawne urządzenia grzewcze jak: kotły węglowe z automatycznym dozowaniem paliwa (w tym kotły miałowe), kotły na paliwa gazowe, kotły na paliwa ciekłe: olejowe, na gaz LPG, źródła zasilane energią elektryczną (piece, kotły wodne, inne), węzły cieplne zasilane z sieci ciepłowniczej, kotły do spalania biomasy: na pelety, brykiety drzewne, słomę, i inne, pompy, i inne czyste technologie pod warunkiem wykazania efektu ekologicznego, które rozpatrywane są w sposób indywidualny, np. rekuperatory. W szczególnych przypadkach jest możliwe dofinansowanie wymiany źródeł niewęglowych pod warunkiem zamiany na technologie wykorzystujące odnawialne źródła energii, o dofinansowaniu podlegają również koszty montażu modernizowanych źródeł, o dofinansowanie wymiany kotłów w ramach Programu dotyczy tylko budynków mieszkalnych będących własnością osób fizycznych (jeżeli w budynku mieszkalnym prowadzona jest również działalność gospodarcza wówczas wielkość dofinansowania będzie proporcjonalna do udziału powierzchni części mieszkalnej w całkowitej powierzchni użytkowej obiektu), o urządzenia zasilane paliwami stałymi (w tym importowane z zagranicy) muszą posiadać aktualne świadectwo na znak bezpieczeństwa ekologicznego wystawione przez uprawnione do tego instytuty, laboratoria (np. Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu), o wymienione w ramach funkcjonowania Programu źródło musi być głównym źródłem, nie dopuszcza się sytuacji, kiedy układ grzewczy stanowią dwa równoważne źródła włączone w instalację c.o. jak np. kocioł węglowy wraz z gazowym, wymiennik i kocioł, itp. Dopuszcza się stosowanie źródeł pomocniczych np. dogrzewanie za pomocą kominka, energii elektrycznej, itp., o w programie dofinansowanie obejmuje również zakup i montaż układu kolektorów słonecznych na potrzeby ciepłej wody użytkowej na takich samych zasadach jak w przypadku wymiany kotłów, o kolektory słoneczne nie są dofinansowane w budynkach, w których źródłem jest węglowy kocioł komorowy, o zakup i montaż nowych urządzeń grzewczych realizowane są we własnym zakresie przez inwestorów, a następnie na podstawie wniosków o dofinansowanie następuje - 2 -

4 refinansowanie poniesionych kosztów na warunkach określonych w Programie, o dofinansowanie do montażu oraz kosztu zakupu źródła ze strony Powiatowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej wynosi 23% nakładów lecz nie więcej niż 3 zł, o dofinansowanie do źródła dla budynków nowych realizowane jest na takich samych zasadach jak dla budynków istniejących (oddanych do użytku we wcześniejszych latach), o kolejność dopłat do wymiany kotłów w ramach programu realizowana jest wg kolejności składania wniosków do Urzędu Miasta, o w celu zachowania płynności realizacji programów zakończonego w 28 oraz nowego ustalono sześciomiesięczny okres przejściowy. Oznacza to, iż dofinansowanie w ramach nowego programu mogły uzyskać potwierdzone inwestycje wykonane w sześciu ostatnich miesiącach 28 roku, tzn. po 3 czerwca 28r., o po wymianie źródeł w ciągu 5 kolejnych lat Urząd Miasta zastrzega sobie możliwość niezapowiedzianych kontroli na obiektach, w których dokonano modernizacji źródła dofinansowanego w ramach funkcjonowania Programu. Ostatecznie w 29r. dopłatami zostały objęte źródła określone w Programie jako ekologiczne i znalazły się wśród nich: kotły węglowe z automatycznym dozowaniem paliwa (miałowe oraz na groszek), kotły gazowe, kotły olejowe, ogrzewanie elektryczne, podłączenie do sieci ciepłowniczej, ogrzewanie biomasowe (kominki oraz kotły) pompy oraz gruntowe wymienniki (GWC), kolektory słoneczne na c.w.u. Struktura ilościowa zamontowanych w roku 29 źródeł została przedstawiona graficznie na rysunkach 1 i 2 oraz szczegółowo w tabeli 1. Ilość zamontowanych źródeł wg rodzaju rok węglowe na groszek węglowe na miał gazowe olejowe Ogrzewanie elektryczne Przyłącze sieciowego i kominki na biomasę Pompa + GWC Kolektory słoneczne do c.w.u. RAZEM Tabela 1 Ilość zamontowanych źródeł w ramach Programu w roku

5 Rysunek 1 Struktura ilościowa zamontowanych źródeł w 29r. gazow e 21,4% elektryczne,9% olejow e,9% ciepło sieciow e 1,8% biomasa 1,2% pompa 2,1% automat. - miał 2,8% automat. - groszek 5,8% Rysunek 2 Ilość poszczególnych źródeł zamontowanych w 29r. 2 liczba źródeł zamontowanych w 29r automat. - groszek automat. - miał gazowe olejowe elektryczne ciepło si eci owe biomasa pompa solar W poniższej tabeli zestawiono moce zainstalowane w poszczególnych rodzajach źródeł dofinansowanych w ramach programu. Średnia moc zainstalowanego źródła wynosiła 24 kw. moc zamontowanych źródeł wg rodzaju rok węglowe na groszek węglowe na miał gazowe olejowe Ogrzewanie elektryczne Przyłącze sieciowego i kominki na biomasę Pompa Kolektory słoneczne do c.w.u. RAZEM , , ,5 b.d. 7795,5 Tabela 2 Moc zamontowanych źródeł w ramach Programu w roku

6 Łączna kwota dopłat, która stanowiła maksymalnie 23% kosztów kwalifikowanych (zakup i montaż źródła ) w programie w roku 29 wyniosła blisko 75 tys. zł. Największy udział w tej kwocie miały kotły węglowe na groszek (ok. 46%), kotły węglowe na miał (ok. 17%), kotły gazowe (ok. 18%). Na pozostałą kwotę dopłat do źródeł (ok. 7%) składały się inne źródła objęte dopłatami, jak: kotły olejowe, urządzenia biomasowe, przyłącza sieciowego, ogrzewanie elektryczne, pompy. Stosunkowo dużym zainteresowaniem cieszą się układy solarne, które w ciągu roku otrzymały dofinansowanie na poziomie ok. 12% wszystkich dotowanych środków. Wielkość dopłat do źródeł wg rodzaju źródła [zł] rok węglowe na groszek węglowe na miał gazowe olejowe Ogrzewanie elektryczne Przyłącze sieciowego i kominki na biomasę Pompa Kolektory słoneczne do c.w.u. RAZEM Tabela 3 Wielkość dopłat do źródeł w ramach Programu w roku 29 Efekty ekologiczne w postaci wskaźników jednostkowych niskiej emisji zanieczyszczeń uzyskane dla poszczególnych typów kotłów oraz systemów opartych o odnawialne źródła energii odniesione do użytecznego pokazuje poniższa tabela oraz rysunek 3. Przejście z tradycyjnego ogrzewania na ogrzewanie za pomocą energii elektrycznej oraz sieciowego powoduje całkowitą likwidację emisji niskiej. A zatem wskaźniki niskiej emisji dla tych nośników energii wynoszą g/gj. Oczywiście produkcja energii elektrycznej w polskim systemie elektroenergetycznym, a także produkcja sieciowego obarczone są pewnym oddziaływaniem na środowisko, lecz nie stanowi to problemu lokalnego, a globalny. Tabela 4 Emisja jednostkowa zanieczyszczeń powietrza w odniesieniu na jednostkę energii użytecznej dla poszczególnych źródeł Rodzaj ogrzewania Sprawność CO SO 2 NO 2 Pył B(a)P CO 2 g/gj g/gj g/gj g/gj mg/gj kg/gj Stary kocioł 62,% 1912,7 285,9 162,7 66,1 28,8 11,7 K. retortowy - groszek 84,9% 241,7 242,5 214,7 47,9 11,8 81,9 K. retortowy - miał 83,1% 422,7 334,4 194,3 38,9 8,8 83,7 K. gazowy 92,% 11,2 39,8,5 61, K. olejowy 89,% 15,9 125,6 132,2 47,6 43,6 K. na drewno 8,2% 99,8 155,9 149,6 748,1-5 -

7 Rysunek 3 Emisja jednostkowa z poszczególnych źródeł SO 2 NO Stary kocioł K. retortowy - groszek 334 K. retortowy - miał K. gazowy K. olejowy K. na drewno Stary kocioł K. retortowy - groszek 194 K. retortowy - miał K. gazowy K. olejowy K. na drewno CO CO Stary kocioł K. retortowy - groszek 423 K. retortowy - miał K. gazowy K. olejowy K. na drewno ,7 81,9 Stary kocioł K. retortowy - groszek 83,7 K. retortowy - miał 61, 43,6 K. gazowy K. olejowy K. na drewno PYŁ B(a)P Stary kocioł K. K. K. gazowy K. olejowy K. na retortowy - retortowy - drewno groszek miał Stary kocioł K. retortowy K. retortowy K. gazowy K. olejowy K. na - groszek - miał drewno 3. Efekt ekologiczny wynikający z wymiany nieekologicznych źródeł oraz zmiany rodzaju stosowanego paliwa Wymiana niskosprawnego źródła jest w gospodarce komunalnej najbardziej efektywnym energetycznie i ekonomicznie przedsięwzięciem przy jego relatywnie niskich kosztach. Zastosowanie sprawniejszego urządzenia przyczynia się do zmniejszenia zużycia energii zawartej w paliwie, lecz zmniejszenie to może rekompensować (a nawet przekraczać) wzrost kosztów ogrzewania przy przejściu z węgla na bardziej przyjazny środowisku naturalnemu, ale droższy nośnik energii (gaz, olej opałowy, ciepło sieciowe, energia elektryczna). Ostatecznie wyboru rodzaju i typu źródła dokonywał użytkownik, jednak warunkiem był wybór źródła określony w Programie jako ekologiczny, co w przypadku - 6 -

8 kotłów węglowych potwierdzone było certyfikatem na znak bezpieczeństwa ekologicznego, który określa minimalne wymagania co do sprawności energetycznej oraz kryterium ekologicznego źródła. KOTŁY GAZOWE gazowe c.o. są urządzeniami o wysokiej sprawności energetycznej osiągającej nawet 96%. Ze względu na funkcje, jakie może spełniać gazowy kocioł c.o. mamy do wyboru: kotły jednofunkcyjne, służące wyłącznie do ogrzewania pomieszczeń (mogą być one jednak rozbudowane o zasobnik wody użytkowej), kotły dwufunkcyjne, które służą do ogrzewania pomieszczeń i dodatkowo do podgrzewania wody użytkowej (w okresie letnim pracują tylko w tym celu). dwufunkcyjne pracują z pierwszeństwem podgrzewu wody użytkowej (priorytet c.w.u.), tzn. kiedy pobierana jest woda, wstrzymana zostaje czasowo funkcja c.o. Biorąc pod uwagę rozwiązania techniczne, w ramach tych dwóch typów kotłów można wyróżnić: kotły stojące i wiszące. Ponadto mogą być wyposażone w otwartą komorę spalania (powietrze do spalania pobierane z pomieszczenia, w którym się znajduje) i zamkniętą (powietrze spoza pomieszczenia, w którym się znajduje). W obu przypadkach spaliny wyprowadzane są poza budynek kanałem spalinowym. W ostatnich latach dużą popularnością cieszą się również kotły kondensacyjne. Uzyskuje się w nich wzrost sprawności kotła poprzez dodatkowe wykorzystanie ze skroplenia pary wodnej zawartej w odprowadzanych spalinach (kondensacja), co wpływa również na obniżenie emisji zanieczyszczeń w spalinach. KOTŁY OLEJOWE olejowe są bardzo podobne w budowie do kotłów gazowych. Różnice występują głównie po stronie palników. W kotłach olejowych instalowane są palniki nadmuchowe z jednostopniową (praca w trybach zał-wył) lub dwustopniową regulacją zapewniającą bardziej ekonomiczną pracę systemu grzewczego (kilka stopni pracy palnika). Średnia sprawność nominalna kotłów olejowych renomowanych producentów wynosi do 94%. olejowe, po wymianie palnika, mogą być eksploatowane również jako gazowe. Podobnie jak w przypadku kotłów gazowych wśród olejowych występują kotły kondensacyjne, jednak w przypadku kotłów olejowych udział pary wodnej w spalinach jest zdecydowanie mniejszy niż w kotłach gazowych, co powoduje, że zysk energetyczny też jest mniejszy. Zaletami kotłów olejowych jest możliwość stosowania ich na obszarach nie objętych siecią gazową. Wadą z kolei jest wysoka cena paliwa oraz konieczność magazynowania oleju w specjalnych zbiornikach. KOTŁY WĘGLOWE Z AUTOMATYCZNYM PODAJNIKIEM PALIWA Na polskim rynku producenci kotłów z mechanicznym podajnikiem paliwa oferują w sprzedaży jednostki o mocach od 15 kw do 1,5 MW. Na podstawie przeprowadzonych badań w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu stwierdzono, że przy zastosowaniu odpowiedniego paliwa sprawność kotłów automatycznych sięga nawet 9%. Wydatki - 7 -

9 poniesione na wymianę kotła i adaptację kotłowni rekompensuje późniejsza tania eksploatacja. Koszt produkcji w kotłach niskoemisyjnych z zastosowaniem wysokogatunkowego paliwa jest do 4% niższy od ogrzewania za pomocą tradycyjnych kotłów węglowych. Praca kotła go, podobnie jak w kotłach olejowych i gazowych, sterowana jest układem automatyki, pozwalającym utrzymać zadaną temperaturę w ogrzewanych pomieszczeniach oraz regulację temperatury w ciągu doby. Ponadto palenisko w tego typu kotłach wyposażone jest w układ samoczyszczący. W małych kotłach uzupełnianie zasobnika węglowego odbywa się raz na 3-6 dni, bez konieczności dodatkowej obsługi. Węgiel dozowany jest do paleniska za pomocą podajnika mechanicznego w dokładnych ilościach, gdzie następnie jest spalany pod nadmuchem powietrza zapewniając żądany komfort cieplny pomieszczeń. Ponadto ilość wytwarzanego popiołu jest niewielka, co jest spowodowane efektywnym spalaniem oraz tym, że kotły te przystosowane są do spalania odpowiednio przygotowanych wysokogatunkowych rodzajów węgla. Użycie paliwa złej jakości może spowodować zapchanie podajnika paliwa lub powstanie zbyt dużej zgorzeliny w palenisku, co grozi uszkodzeniem kotła. W urządzeniach tych nie można spalać również odpadów komunalnych i bytowych, powodujących trudne do oszacowania emisje, w tym również związków bardzo szkodliwych (jak np. dioksyny i furany), a co nadal jest popularne przy stosowaniu tradycyjnych palenisk węglowych. W wielu urządzeniach producenci dopuszczają spalanie biomasy w formie odpowiednio przygotowanych peletów, ale również w ostatnim czasie coraz bardziej popularne stają się kotły opalane miałem węglowym wysokiej jakości. Początkowo urządzenia te pochodziły wyłącznie z importu. Obecnie istnieje duża grupa producentów krajowych oferujących nowoczesne zautomatyzowane kotły węglowe wraz ze stosownym atestem energetycznym i znakiem bezpieczeństwa ekologicznego. KOTŁY NA PELETY DRZEWNE na pelety (paliwo granulowane) i brykiety drzewne wyposażone są w automatyczny system podawania paliwa oraz doprowadzania powietrza do spalania. Nie wymagają stałej obsługi, mogą współpracować z automatyką pogodową. Paliwo umieszcza się w specjalnym zasobniku, skąd jest pobierane przez podajnik z napędem elektrycznym sterowany automatycznie w zależności od warunków atmosferycznych. Automatycznie steruje także wentylatorem dozującym powietrze do spalania. Paliwo uzupełnia się co kilka dni, tym rzadziej, im większy jest zasobnik. KOTŁY ELEKTRYCZNE elektryczne przeznaczone są do instalacji wodnych centralnego ogrzewania. Zastosowane elektroniczne układy sterujące zapewniają pracę kotła w cyklu automatycznym, łatwą obsługę oraz wysoki komfort cieplny w ogrzewanych pomieszczeniach. Na polskim rynku oferowane są w różnych wersjach umożliwiających dobór urządzenia najlepiej dopasowanego do potrzeb użytkownika. Dostępne są moce od 4kW do 24kW. Przy instalacji kotła elektrycznego nie potrzeba budowy komina, wkładów kominowych ani specjalnych pomieszczeń na kotłownię. elektryczne mają wersje jednofunkcyjne i dwufunkcyjne. W obu przypadkach mogą działać - 8 -

10 jako przepływowe (na bieżąco ogrzewają przepływającą wodę) lub akumulacyjne (gromadzą nagrzaną wodę w cieplnie izolowanym zbiorniku o dużej pojemności). Przepływowe sprawdzają się przede wszystkim przy nowoczesnych instalacjach o małej pojemności zładu (wody grzejnej w obiegu). Utrzymanie stałej temperatury w pomieszczeniach osiąga się w nich przez precyzyjną regulację intensywności ogrzewania. POMPY CIEPŁA Pompa jest urządzeniem, które odbiera ciepło z otoczenia gruntu, wody lub powietrza i przekazuje je do instalacji c.o. i c.w.u, ogrzewając w niej wodę, albo do instalacji wentylacyjnej ogrzewając powietrze nawiewane do pomieszczeń. Przekazywanie z zimnego otoczenia do znacznie cieplejszych pomieszczeń jest możliwe dzięki zachodzącym w pompie procesom termodynamicznym. Do napędu pompy potrzebna jest energia elektryczna. Jednak ilość pobieranej przez nią energii jest kilkakrotnie mniejsza od ilości dostarczanego. Pompy najczęściej odbierają ciepło z gruntu. Przez cały sezon letni powierzchnia gruntu chłonie energię słoneczną akumulując ją coraz głębiej, ilość zakumulowanego zależy oczywiście od pory roku. Aby odebrać ciepło niezbędny jest do tego wymiennik, który najczęściej wykonywany jest z długich rur z tworzywa sztucznego lub miedzianych powlekanych tworzywem. Przepływający nimi czynnik ogrzewa się od gruntu, który na głębokości ok. 2 m pod powierzchnią ma zawsze dodatnią temperaturę. Ze względu na niską temperaturę wytwarzaną w pompie (optymalnie ok. 3-4 C) odradza się stosowanie ogrzewania pompą wraz z tradycyjnymi grzejnikami lub z systemem mieszanym kaloryferowo-podłogowym. Minimalna temperatura c.o. z kaloryferami wynosi 5 C. SOLARNE PODGRZEWANIE WODY Sercem systemu solarnego jest kolektor słoneczny. W Polsce stosuje się dwa główne typy kolektorów, a mianowicie kolektory płaskie i rurowe (próżniowe). Oba typy różnią się oczywiście budową co z kolei ma wpływ na ich sprawność oraz, jak to zwykle bywa, na cenę. Kolektory próżniowe charakteryzują się wyższą sprawnością aniżeli kolektory płaskie. Dodatkowo można je montować na powierzchniach pionowych (np. na ścianie budynku) lub płasko na powierzchniach poziomych (np. na dachu).. Zasada działania układu kolektorów słonecznych jest stosunkowo prosta. Słońce ogrzewa absorber kolektora i krążący w nim nośnik, którym zazwyczaj jest mieszanina wody i glikolu. Nośnik za pomocą pompy obiegowej (rzadziej grawitacyjnie) transportowany jest do dolnego wymiennika, gdzie przekazuje swoją energię cieplną wodzie. Regulator solarny włącza pompę obiegową w przypadku, gdy temperatura w kolektorze jest wyższa od temperatury w dolnym wymienniku. W praktyce przyjmuje się, że opłacalny uzysk energii słonecznej jest możliwy przy różnicy temperatur powyżej 3 K. Gdy różnica ta będzie mniejsza może się okazać, że zużyta energia elektryczna na pracę pompki obiegowej przewyższa wartością uzyskaną energię słoneczną. W przypadku gdy promieniowanie słoneczne nie wystarcza do nagrzania wody do wymaganej temperatury, to wówczas dogrzewanie wody następuje przy wykorzystaniu konwencjonalnych źródeł energii. Przypadek - 9 -

11 ten pokazuje jedną z głównych wad układów wykorzystujących energię słoneczną, a mianowicie ich dużą zależność od zmiennych warunków pogodowych co wprowadza konieczność równoległego stosowania układów opartych o energię konwencjonalną, które będą mogły wspomagać oraz w razie konieczności zastąpić energię słoneczną. Ponadto dla optymalnego wykorzystania energii słonecznej powinno stosować się podgrzewacze zasobnikowe do magazynowania energii. PRZYŁĄCZE SIECI CIEPŁOWNICZEJ ORAZ OGRZEWANIE ELEKTRYCZNE Przyłączenie budynku do sieci ciepłowniczej poprzez wymiennik oraz zastąpienie kotłowni opalanej paliwami kopalnymi w budynku na ogrzewanie elektryczne, całkowicie eliminuje niską emisję substancji szkodliwych do atmosfery z takiego budynku. Należy jednak pamiętać, że w efekcie globalnym emisja ta wystąpi w postaci emisji wysokiej (ciepłownia, elektrociepłownia, elektrownia). 3.1 Efekt ekologiczny wynikający z wymiany źródeł w budynkach starych W celu oszacowania efektu ekologicznego wynikającego z wymiany starych, nieekologicznych źródeł na nowe, posłużono się informacjami zawartymi we wnioskach o udzielenie dotacji oraz charakterystykami energetyczno-ekologicznymi nowych kotłów zawartymi w świadectwie badania na znak bezpieczeństwa ekologicznego przeprowadzonego przez ICHPW w Zabrzu, a także wskaźnikami emisji zawartymi w Materiałach informacyjnoinstruktażowych Ministerstwa Zasobów Naturalnych i Leśnictwa 1/96. Każde świadectwo opracowane przez ICHPW zawiera informacje o sprawności urządzenia oraz ilościach emitowanych w spalinach wybranych substancji. Ilość spalin powstających w kotłach w procesie spalania paliw wynika ze stechiometrii spalania, a więc zależy od rodzaju i jakości spalanego paliwa oraz ilości dostarczanego powietrza (bezwymiarowy współczynnik nadmiaru powietrza l). W celu obliczenia ilości zużytego paliwa przez poszczególne urządzenia koniecznym było określenie zapotrzebowania na ciepło budynków ogrzewanych tymi urządzeniami przy uwzględnieniu ich sprawności. Do obliczenia zapotrzebowania na ciepło budynków objętych programem przyjęto średnie dla budynków mieszkalnych jednostkowe zapotrzebowanie na ciepło na poziomie,8 GJ/m 2 rok. Dla określenia emisji zanieczyszczeń stanu bazowego wymiany kotłów w budynkach starych posłużono się średnimi wskaźnikami emisji z kotłów węglowych komorowych wg. ICHPW oraz średnią sprawnością dla starszych (powyżej 5 lat) kotłów tego typu, określoną na poziomie 62%. Przy określaniu efektu ekologicznego wynikającego z zamiany starych kotłów i pieców opalanych paliwami stałymi na nowe, ekologiczne źródła, nie brano pod uwagę montażu kotłów w budynkach nowobudowanych. Należy podkreślić, że zmiana systemu ogrzewania na system oparty o ciepło sieciowe oraz energię elektryczną całkowicie eliminuje niską emisję zamieniając ją na emisję wysoką. Efekty ekologiczne uzyskane w wyniku realizacji Programu w budynkach starych pokazano w tabeli 5 oraz na rysunku

12 Rodzaj źródła CO SO 2 NO 2 Pył B(a)P CO 2 kg/rok kg/rok kg/rok kg/rok g/rok Mg/rok retortowe - groszek 3422,5 3421, 2571, 89, 148,8 1185,3 retortowe - miałowe 275,5 2249,9 112,2 267,4 2,4 556,4 gazowe 43,1, 153,1 1,8, 234,9 olejowe 1, 7,7 8,1 2,9, 2,7 na biomasę,,,,,, Energia elektryczna 7,7 29,3 16,4 2,8,3 12,9 Ciepło sieciowe 58,3 338,8 88,5 21,1 2, 75,6 Pompa 6,4 24,4 13,7 2,3,2 1,8 ŁĄCZNIE 6 244,5 6 71, , 1 17,3 171,6 2 78,6 PRZED WYMIANĄ 49 42, ,9 4 21,7 1 76,8 743, ,7 Redukcja bezwzględna , ,7 248,7 599,5 571,9 781,1 Redukcja względna 87,4% 17,8% 5,9% 35,1% 76,9% 27,3% Tabela 5 Całkowita emisja substancji szkodliwych do atmosfery z zainstalowanych w ramach programu źródeł oraz uzyskany efekt ekologiczny. Rysunek 4 Roczne emisje substancji szkodliwych do atmosfery w budynkach starych objętych programem w 29 roku (przed realizacją i po wymianie) Emisje, Mg/rok; dla B(a)P kg/rok ,4 6,2 7,4 6,1 4,2 4, 1,7 2,9 1,1,7,2 2,1 CO SO2 NO2 Pył B(a)P CO2 PRZED WYMIANĄ PO WYMIANIE Z analizy wynika, że w wyniku realizacji programu uzyskano wyraźny efekt ekologiczny objawiający się ograniczeniem emisji substancji szkodliwych do atmosfery w wyniku zużycia paliw i energii do celów ogrzewania pomieszczeń. Uzyskana redukcja emisji jest wynikiem zmiany niskosprawnych źródeł na wysokosprawne, a także zmiany struktury paliw i energii do celów c.o. i c.w.u. 3.2 Efekt ekologiczny wynikający z unikniętej emisji zanieczyszczeń ze źródeł w budynkach nowych w wyniku zastosowania ekologicznych źródeł W przypadku budynków nowych uzyskany efekt ekologiczny nie wynika ze zamiany niskosprawnego źródła na inne bardziej ekologiczne. Efekt ten jest natomiast pochodną

13 emisji unikniętej wynikającej z zastosowania bardziej ekologicznego źródła w miejsce mniej ekologicznego. W rzeczywistości w globalnym bilansie emisji zanieczyszczeń w gminie budynki te przyczyniają się do zwiększenia emisji. Niemniej jednak można przypuszczać, że miasto poprzez wsparcie finansowe dla właścicieli budynków nowych wpływało na ich decyzję o zakupie bardziej ekologicznych źródeł. W celu oszacowania emisji unikniętej w budynkach nowych, posłużono się pewnym uproszczeniem i założono, że decyzje właścicieli nowych budynków były uzależnione od wsparcia pochodzącego ze strony gminnego programu i zamiast zakupu kotła komorowego dokonali innego, rzeczywistego wyboru. Ilość zamontowanych źródeł wg rodzaju w budynkach nowych rok węglowe na groszek węglowe na miał gazowe olejowe Ogrzewanie elektryczne Przyłącze sieciowego i kominki na biomasę Pompa + GWC Kolektory słoneczne do c.w.u. RAZEM Tabela 6 Zestawienie liczby budynków nowych, w których dofinansowano w ramach programu montaż źródła W poniższej tabeli zestawiono moce zainstalowane w poszczególnych rodzajach źródeł dofinansowanych w ramach programu. Średnia moc zainstalowanego źródła wynosiła 21,7 kw. moc zamontowanych źródeł wg rodzaju w budynkach nowych rok węglowe na groszek węglowe na miał gazowe olejowe Ogrzewanie elektryczne Przyłącze sieciowego i kominki na biomasę Pompa Kolektory słoneczne do c.w.u. RAZEM ,5 b.d. 2432,5 Tabela 7 Moc zamontowanych źródeł budynkach nowych w ramach Programu w roku 29 Łączna kwota dopłat w budynkach nowych, która stanowiła identycznie jak w przypadku wymiany starych kotłów maksymalnie 23% kosztów kwalifikowanych, w roku 29 wyniosła ponad 253 tys. zł. Wielkość dopłat do źródeł wg rodzaju źródła [zł] w budynkach nowych rok węglowe na groszek węglowe na miał gazowe olejowe Ogrzewanie elektryczne Przyłącze sieciowego i kominki na biomasę Pompa Kolektory słoneczne do c.w.u. RAZEM Tabela 8 Wielkość dotacji wg. zamontowanych źródeł w ramach Programu w roku 29 Przyjęto, że średnie jednostkowe zapotrzebowanie na ciepło dla nowych budynków mieszkalnych jest na poziomie,5 GJ/m 2 rok, a w miejsce kotła węglowego wybrano inne źródło, które faktycznie zostało zainstalowane w obiekcie. Emisję unikniętą w wyniku realizacji Programu w budynkach nowych pokazano w tabeli 9 oraz na rysunku

14 Rodzaj źródła CO SO 2 NO 2 Pył B(a)P CO 2 kg/rok kg/rok kg/rok kg/rok g/rok Mg/rok retortowe ekogroszek 1436,8 1446,3 192,4 342,1 98,8 517,9 retortowe miałowe 65, 575,7 259,8 75,9 2,9 139,9 gazowe 55,, 195,7 2,3, 3,2 olejowe 2,8 21,8 22,9 8,3, 7,6 na biomasę 33, 51,6 49,5 247,5,, Energia elektryczna 25,3 72, 4,3 6,9,6 31,8 Ciepło sieciowe 4,9 21,2 5,5 1,3,1 4,7 Pompa 59,3 168,8 94,4 16,1 1,5 74,4 ŁĄCZNIE 2 267, ,3 1 76,4 7,4 13,9 1 76,5 PRZED WYMIANĄ , , ,1 959,9 418,1 1 68,3 Redukcja bezwzględna , ,5 62,7 259,5 314,2 531,9 Redukcja względna 91,8% 43,2% 25,5% 27,% 75,1% 33,1% Tabela 9 Całkowita emisja substancji szkodliwych do atmosfery z zainstalowanych w budynkach nowych w ramach programu źródeł oraz uzyskany efekt ekologiczny. W przypadku tlenków azotu, przy zastosowaniu niektórych technologii, występuje wzrost ich emisji, spowodowane to jest zwiększeniem temperatury w komorze spalania kotła, co tworzy warunki sprzyjające powstawaniu tzw. termicznych tlenków azotu. Z kolei przy spalaniu biomasy wzrasta emisja pyłu, co wynika z większej ilości spalanego paliwa w stosunku do węgla. Mimo to, łączny efekt jest dodatni. Rysunek 5 Roczne emisje substancji szkodliwych do atmosfery w budynkach nowobudowanych objętych programem w 29 roku (przed realizacją i po wymianie) 4 Emisje, Mg/rok; dla B(a)P kg/rok ,8 4,2 2,3 2,4 2,4 1,8 1, 1,6,7,4,1 1,1 CO SO2 NO2 Pył B(a)P CO2 PRZED WYMIANĄ PO WYMIANIE

15 Na podstawie przyjętych założeń z analizy wynika, że w wyniku realizacji programu w budynkach nowych uzyskano wyraźny efekt ekologiczny w postaci unikniętej emisji zanieczyszczeń. 3.3 Efekt ekologiczny wynikający z montażu kolektorów słonecznych Efekt ekologiczny uzyskiwany w wyniku zastosowania kolektorów słonecznych nie jest duży w porównaniu do efektu możliwego do uzyskania w wyniku wymiany źródła służącego do ogrzewania budynku. Niemniej jednak dofinansowanie takich układów stwarza bodziec dla mieszkańców do stosowania technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii, a to w perspektywie wieloletniej eksploatacji i rosnących cen nośników energii stanowi niewątpliwą korzyść. Niezaprzeczalną korzyścią wynikającą z zastosowania kolektorów słonecznych jest możliwy do osiągnięcia efekt ekologiczny nawet, jeżeli przedsięwzięcie tego typu jest na granicy opłacalności ekonomicznej. Opłacalność ekonomiczna tego typu przedsięwzięć w oczywisty sposób zależy od wielkości kosztów inwestycyjnych oraz wielkości dofinansowania jakie otrzyma inwestor. Efekt ekologiczny zależy od rodzaju źródła wykorzystywanego przed modernizacją oraz źródła wykorzystywanego do wspomagania układu kolektorowego w okresach małego nasłonecznienia (okresy zimowe, noce) po modernizacji. Z wniosków o dofinansowanie montażu kolektorów wynika sposób ogrzewania budynku, a to praktycznie mocno powiązane jest ze sposobem przygotowania ciepłej wody. W przypadku kotłów na paliwa stałe z automatycznym dozowaniem paliwa, w większości przypadków układ c.w.u oparty jest o kocioł c.o. Podobnie jest z układami wyposażonymi w kotły zasilane paliwami gazowymi i ciekłymi, gdzie często stosuje się kotły dwufunkcyjne. W budynkach ogrzewanych elektrycznie lub przy wykorzystaniu pompy do przygotowania c.w.u. najczęściej również wykorzystywana jest energia elektryczna. Naturalnie zawsze mogą wystąpić odstępstwa od powyższych założeń, lecz na potrzeby analityczne koniecznym jest przyjęcie pewnych uproszczeń. Do wyliczenia efektu ekologicznego przyjęto, że c.w.u. przygotowywana jest przy wykorzystaniu tej samej technologii konwencjonalnej, co w przypadku układu doposażonego w kolektor słoneczny. Uzyskany efekt ekologiczny wynika wprost ze zmniejszenia zużycia energii konwencjonalnej, w wyniku zastosowania układów solarnych. Założenia przyjęte do obliczenia efektu ekologicznego: o ilość użytkowników: 4 osoby o zużycie ciepłej wody przez 1 osobę w ciągu doby: 6 litrów o koszt instalacji kolektorów uwzględnia: kolektory, zasobnik c.w.u., pompa obiegowa, konstrukcje pod kolektory, izolowane przewody o typ kolektorów: płaskie o kąt nachylenia kolektorów: 45 o

16 Lp. Sposób dogrzewania c.w.u. Liczba budynków 1 Kocioł gazowy 16 2 Kocioł węglowy - groszek 9 3 Kocioł węglowy - miał 2 4 Pompa (energia elektryczna) 2 5 Ciepło sieciowe 2 6 Kocioł na drewno 1 7 b.d. 1 8 RAZEM 33 Tabela 1 Zestawienie liczby budynków, w których dofinansowano w 29r. w ramach programu montaż kolektorów słonecznych w podziale na konwencjonalny sposób przygotowania ciepłej wody (dogrzewania) Średnie zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania ciepłej wody użytkowej wynosi 17,4GJ/rok. Po zastosowaniu układów kolektorowych ilość zużywanej energii konwencjonalnej spada o 47%, co oznacza, że średnio każdego roku pojedynczy układ kolektorowy produkuje 8,2GJ. Efekty ekologiczne uzyskane w wyniku realizacji Programu w budynkach starych pokazano w tabeli 11 oraz na rysunku 6. Rodzaj źródła c.w.u. + kolektor słoneczny CO SO 2 NO 2 Pył B(a)P CO 2 kg/rok kg/rok kg/rok kg/rok g/rok Mg/rok retortowe - groszek 18,8 18,9 16,7 3,7,9 6,4 retortowe - miałowe 6,4 5,1 3,,6,1 1,3 gazowe 1,5, 5,4,1, 8,2 na biomasę,7 1,1 1,1 5,5,, Energia elektryczna,,,,,, Ciepło sieciowe 2, 8,6 2,2,5, 1,9 Pompa (energia elektr.) 3,9 11,2 6,3 1,1,1 4,9 ŁĄCZNIE 33,4 44,9 34,6 11,5 1,2 22,7 Emisje zanieczyszczeń wg. rodzaju źródła c.w.u. przed montażem kolektorów słonecznych retortowe - groszek 35,7 35,8 31,7 7,1 1,7 12,1 retortowe - miałowe 12,2 9,7 5,6 1,1,3 2,4 gazowe 2,9, 1,2,1, 15,6 na biomasę 1,4 2,2 2,1 1,4,, Energia elektryczna,,,,,, Ciepło sieciowe 3,7 16,3 4,3 1,,1 3,6 Pompa (energia elektr.) 7,5 21,3 11,9 2,,2 9,4 PRZED WYMIANĄ 63,4 85,2 65,8 21,8 2,3 43,2 Redukcja bezwzględna 3, 4,4 31,1 1,3 1,1 2,4 Redukcja względna 47,4% 47,4% 47,4% 47,4% 47,4% 47,4% Tabela 11 Całkowita emisja substancji szkodliwych do atmosfery z zainstalowanych w ramach programu układów kolektorów słonecznych oraz uzyskany efekt ekologiczny

17 Rysunek 6 Roczne emisje substancji szkodliwych do atmosfery w budynkach objętych programem w 29 roku, w których dokonano montażu kolektorów słonecznych (przed realizacją i po montażu) 1, 85,2 Emisje, kg/rok; dla B(a)P g/rok 75, 5, 25, 63,4 33,4 44,9 65,8 34,6 21,8 11,5 2,3 1,2 43,2 22,7, CO SO2 NO2 Pył B(a)P CO2 PRZED WYMIANĄ PO WYMIANIE Z analizy wynika, że w wyniku realizacji programu uzyskano wyraźny efekt ekologiczny objawiający się ograniczeniem emisji substancji szkodliwych do atmosfery w wyniku zużycia paliw i energii do celów przygotowania ciepłej wody użytkowej. Uzyskana redukcja emisji jest wynikiem zastosowania technologii wykorzystującej energię odnawialną jaką jest energia promieniowania słonecznego. Wykorzystanie tej energii nie jest obarczone dodatkową emisją zanieczyszczeń. 3.4 Całkowite zestawienie efektu ekologicznego w wyniku realizacji programu w 29 roku Na podstawie analiz przeprowadzonych na grupie obiektów starych, w których dokonano modernizacji źródła oraz budynków nowych, w których dzięki zastosowaniu bardziej ekologicznych źródeł uniknięto części emisji, a także w wyniku montażu kolektorów słonecznych do przygotowania ciepłej wody użytkowej opracowano zbiorcze zestawienie efektów ekologicznych realizacji programu ograniczenia niskiej emisji w Gminie Jaworzno w roku 29. Efekty te pokazano w tabeli 12 oraz na rysunku

18 Rodzaj źródła CO SO 2 NO 2 Pył B(a)P CO 2 kg/rok kg/rok kg/rok kg/rok g/rok Mg/rok retortowe - groszek 4878,1 4886,2 368,1 1154,8 248,5 179,6 retortowe - miałowe 3362, 283,7 1365, 343,9 23,4 697,5 gazowe 99,6, 354,2 4,2, 543,4 olejowe 3,7 29,5 31, 11,2, 1,2 na biomasę 33,7 52,7 5,6 253,,, Energia elektryczna 33, 11,3 56,7 9,7,9 44,7 Ciepło sieciowe 65,1 368,6 96,3 22,9 2,1 82,3 Pompa 69,7 24,4 114,3 19,5 1,8 9,1 ŁĄCZNIE 8 545, 8 473, , ,2 276, ,8 PRZED WYMIANĄ 77 25, , 6 63, , , ,2 Redukcja bezwzględna 68 75, ,6 882,5 869,3 887, ,4 Redukcja względna 88,9% 27,1% 13,3% 32,3% 76,2% 29,6% Tabela 12 Całkowita emisja substancji szkodliwych do atmosfery z zainstalowanych we wszystkich budynkach w ramach programu źródeł i układów solarnych oraz uzyskany efekt ekologiczny. Rysunek 7 Roczne emisje substancji szkodliwych do atmosfery w budynkach objętych programem wymiany kotłów oraz montażu kolektorów słonecznych w 29 roku (przed realizacją i po realizacji) 1 Emisje, Mg/rok; dla B(a)P kg/rok ,3 8,5 11,6 8,5 6,6 5,7 2,7 4,5 1,8 1,2,3 3,2 CO SO2 NO2 Pył B(a)P CO2 PRZED WYMIANĄ PO WYMIANIE 4. Podsumowanie Z przeprowadzonej analizy efektów realizacji pierwszego roku Programu ograniczenia niskiej emisji na terenie Jaworzna na lata wynika, że w stosunku do stanu bazowego (sprzed realizacji Programu) uzyskano w budynkach objętych programem następujące ograniczenie emisji substancji szkodliwych do atmosfery: dwutlenek siarki SO 2-27,4%

19 tlenek węgla CO - 88,9% dwutlenek azotu NO 2-13,5% pył - 32,4% benzo(α)piren B(α)P - 76,2%, dwutlenek węgla CO 2-29,8% Program pomimo początkowych obaw, cieszył się dużym zainteresowaniem mieszkańców miasta. Liczba dofinansowanych źródeł wynosiła 327, a układów kolektorów słonecznych 33. Analiza realizacji Programu ograniczenia niskiej emisji w 29 potwierdza zasadność kontynuacji programu na kolejne lata oraz przyjętych nowych reguł dofinansowania i wykluczeniu kotłów komorowych z listy urządzeń grzewczych objętych programem