Uwarunkowania i perspektywy wykorzystania paliw z odpadów do generowania energii elektrycznej i ciepła

Transkrypt

1 Ryszard Wasielewski *, Aleksander Sobolewski Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze Conditions and prospects for the use of solid recovered fuels for heat and power generation Uwarunkowania i perspektywy wykorzystania paliw z odpadów do generowania energii elektrycznej i ciepła DOI: / The paper discusses the possibilities and perspectives of solid recovered fuels (SRFs) use to power and heat energy production. The special attention is given to legal status of SRFs in Poland and in European Union, its consequences, suggestions of changes and resulting profits. The available technologies as well as economic aspects of SRFs usage to energy production are reviewed. The activities undertaken by Institute for Chemical Processing of Coal (IChPW) within the SRFs preparation and application fields are presented. Przedstawiono możliwości i bariery wykorzystania paliw z odpadów w instalacjach produkujących energię elektryczną i ciepło. Ten kierunek odzysku energii z odpadów nie znalazł dotychczas komercyjnej implementacji w Polsce. Paliwa z odpadów stosowane są dotychczas wyłącznie w przemyśle cementowym. Szanse rozwoju produkcji paliw z odpadów są związane z opracowaniem przez CEN międzynarodowej klasyfikacji dla SRF (solid recovered fuel). Rozwój w Polsce instalacji mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów oraz przewidywany zakaz składowania odpadów palnych stwarza konieczność wykorzystania tych odpadów w instalacjach produkujących energię elektryczną i ciepło. Stwierdzono, że perspektywy utraty statusu odpadu przez paliwa z odpadów są w najbliższej przyszłości ograniczone. Rozwój odzysku energii z odpadów w krajowych instalacjach energetycznych wymaga stabilnych przepisów prawnych oraz systemów wsparcia dla poprawy opłacalności ekonomicznej. Przedstawiono istniejące możliwości wsparcia odzysku energii z paliw z odpadów. Są one związane m.in. z klasyfikacją wytworzonej energii elektrycznej jako pochodzącej ze źródeł odnawialnych oraz rozliczaniem emisji gazów cieplarnianych. Paliwa z odpadów zawierają bowiem często duży udział frakcji biodegradowalnej. Dr inż. Ryszard WASIELEWSKI w roku 1980 ukończył studia na Wydziale Technologii i Inżynierii Chemicznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach, a także studia podyplomowe na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki tej uczelni. Na tym samym Wydziale uzyskał stopień doktora nauk technicznych. Posiada I stopień specjalizacji inżyniera w zakresie ochrony środowiska. Jest ekspertem Polskiej Izby Ekologii w dziedzinie gospodarka odpadami. Jest adiunktem w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu. Specjalność termiczne metody przeróbki węgla i odpadów. * Autor do korespondencji: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, Zabrze, tel.: (32) , fax: (32) , rwasielewski@ichpw.pl Dr inż. Aleksander SOBOLEWSKI w roku 1986 ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach, specjalność inżynieria chemiczna. Pracę doktorską (inżynieria chemiczna) obronił w 1993 r. na Politechnice Śląskiej. Od 1987 r. jest zatrudniony w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu w latach na stanowisku zastępcy dyrektora ds. badań i rozwoju, a obecnie dyrektora Instytutu. Jest członkiem licznych organizacji krajowych i międzynarodowych, m.in.: członkiem Europejskiego Komitetu Koksowniczego (od 2001 r.), w ramach którego jest przewodniczącym Environmental Working Group (od 2013 r.), ekspertem Polskiej Izby Ekologii w zakresie odpadów, przewodniczącym Technicznej Grupy Roboczej ds. przemysłu koksowniczego, członkiem (a w latach z-cą przewodniczącego) Komitetu Sterującego Polskiej Platformy Technologicznej Stali, członkiem (a od 2011 r. przewodniczącym) Komitetu Technicznego nr 144 Polskiego Komitetu Normalizacyjnego ds. Koksu i Przetworzonych Paliw Stałych, członkiem Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Hutniczego, a od 2011 r. prezesem Oddziału Karbochemii SITPH. Specjalność koksownictwo, energetyka oraz gospodarka odpadami /4(2015)

2 Energetyczne wykorzystanie odpadów poprzez wytwarzanie z nich paliw o stabilnych parametrach jakościowych w sposób efektywny energetycznie i bezpieczny środowiskowo to ważne zagadnienie we współczesnym systemie gospodarki odpadami. Od wielu lat na terenie Unii Europejskiej, jak i poza jej obszarem obserwuje się rozwój zarówno technologii wytwarzania, jak i wykorzystania paliw z odpadów 1 3). Są one szeroko wykorzystywane w energochłonnych gałęziach przemysłu, takich jak produkcja klinkieru lub papieru, ale również do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Prowadzone są również liczne prace badawcze, które poszerzają wiedzę na temat zjawisk towarzyszących procesowi odzysku energii z tych paliw oraz bilansowania procesu ich wytwarzania 4 6). Na szczeblu unijnym oraz krajowym trwa merytoryczna dyskusja o regulacjach prawnych i normalizacyjnych, w której stawiane są pytania o obowiązujące standardy jakości paliw z odpadów, ich właściwe traktowanie formalne oraz możliwość zaliczenia wyprodukowanej z nich energii do odnawialnych źródeł energii (OZE) 7, 8). Rosnący krajowy potencjał produkcyjny paliw z odpadów poszukując nowych kierunków zbytu, z nadzieją spogląda w stronę energetyki. Dla obydwu stron pojawiają się nowe szanse i wyzwania, ale widoczne stają się również ograniczenia 9). Celem opracowania jest przedstawienie najważniejszych uwarunkowań dla wykorzystania paliw wytwarzanych z odpadów w instalacjach generujących energię elektryczną i ciepło, a także działań Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla (IChPW) w tym zakresie. Paliwa z odpadów Obecny formalny status paliw wytwarzanych z odpadów stanowi, że są one odpadem, a nie produktem, co zasadniczo wpływa na wymagania techniczne zarówno podczas ich wytwarzania, jak i przy ich wykorzystywaniu. Występujące w literaturze fachowej nazewnictwo RDF (refuse derived fuel) lub stałe paliwo wtórne SRF (solid recovered fuel) nie oznacza, że ma się do czynienia z takim samym materiałem, pomimo że obydwa noszą ten sam kod odpadowy , który przypisano paliwu alternatywnemu w katalogu odpadów 10). RDF jest wytwarzane z odpadów komunalnych, a SRF może zawierać w składzie zarówno frakcje pochodzące z przeróbki odpadów komunalnych, jak i palne odpady przemysłowe. Oznaczenie SRF zostało przypisane paliwom wytwarzanym z odpadów innych niż niebezpieczne, przy produkcji których stosowane są procedury i wymagania systemu jakości opracowanego przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) 11, 12). SRF stanowią więc szczególną grupę paliw wytwarzanych z odpadów, o ściśle sprecyzowanych właściwościach umożliwiających ich klasyfikację jakościową (rys. 1). Paliwa z odpadów mogą być wytwarzane zarówno poprzez bezpośrednie pozyskiwanie odpadów palnych z różnych źródeł, a następnie ich odpowiednie przygotowanie w procesach mieszania i rozdrabniania do wymagań jakościowych odbiorcy, jak i poprzez wielostopniowy przerób zmieszanych odpadów komunalnych w kierunku uzyskania frakcji o wymaganych parametrach energetycznych. Niewątpliwie bardzo istotnym elementem logistycznym dla funkcjonowania zakładu produkującego paliwo z odpadów jest zapewnienie surowca w odpowiedniej ilości i jakości. Na możliwości te wpływa bezpośrednio obowiązujący system gospodarki odpadami. Obecne przepisy prawne nakazują w pierwszej kolejności kierowanie zebranych odpadów komunalnych do tzw. instalacji regionalnych, do których zaliczono instalacje termicznego przekształcania odpadów, instalacje mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów (MBP), instalacje do przetwarzania odpadów zielonych i biodegradowalnych w kierunku uzyskania kompostu oraz składowiska odpadów powstających w procesie mechaniczno-biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych oraz pozostałości z sortowania odpadów komunalnych. Do instalacji regionalnych nie zaliczono przy tym zakładów produkcji paliw alternatywnych z odpadów, co istotnie utrudniło im dostęp do surowca. W ostatnich latach intensywne działania inwestycyjne na terenie całego kraju ukierunkowane są głównie na technologię MBP. Powstają zarówno nowe zakłady, jak też prowadzona jest rozbudowa istniejących, a motorem tych działań jest chęć uzyskania statusu instalacji regionalnej. Wiąże się to z obowiązkami gmin w zakresie osiągnięcia (dla odpadów komunalnych w postaci papieru, metali, tworzyw sztucznych i szkła) wymaganych poziomów recyklingu, przygotowania do ponownego użycia i odzysku innymi metodami niż składowanie oraz ograniczenia masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji przekazanych do składowania. Możliwy do uzyskania poziom odzysku odpadów w instalacjach MBP jest bardzo zróżnicowany, jednak generalnie niski. W niektórych instalacjach odzysk surowców nie przekracza 3% masy odpadów zmieszanych. Zazwyczaj na składowisko trafia przynajmniej 57% odpadów kierowanych do instalacji, a w wielu przypadkach nawet ponad 80% masy odpadów zmieszanych 13). Zwiększenie odzysku odpadów surowcowych oraz frakcji palnej jest koniecznością, gdyż od 2016 r. nie będzie możliwości składowania odpadów o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg s.m. Obecnie ogromnym problemem w kontekście rozbudowy instalacji MBP jest brak możliwości zagospodarowania wysokokalorycznej frakcji odpadów. W technologii MBP z odpadów zmieszanych można wydzielić ok % frakcji paliwowej. W Polsce jedynym odbiorcą paliw z odpadów są obecnie cementownie, których maksymalna zdolność przerobowa to ok. 1,5 mln Mg/r. Cementownie mają jednak coraz wyższe wymagania jakościowe (m.in. wartość opałowa powyżej 18 MJ/kg), których nie spełniają gorszej jakości paliwa z odpadów komunalnych 14). Przy zmianie rozwiązań systemowych gospodarki odpadami i braku wystarczających mocy przerobowych w przemyśle cementowym na rynku występuje nadpodaż energetycznych frakcji powstających w regionalnych instalacjach przeróbki odpadów komunalnych (RIPOK). W tabeli przedstawiono przykładowo właściwości fizykochemiczne frakcji paliwowej (tzw. balastu z sortowania frakcji nadsitowej ) wytwarzanej w jednej z większych śląskich instalacji MBP o statusie instalacji regionalnej. Przedstawione tam dane wykazują, że materiał ten posiada parametry energetyczne, które nie nie pozwalają na wykorzystanie go w przemyśle cementowym (zbyt niska kaloryczność) ani na jego składowanie (zbyt wysoka kaloryczność). W tej sytuacji absolutnie niezbędna jest budowa instalacji odzysku dla gorszej jakości paliw z odpadów komunalnych. Odbiorcą tego typu paliw powinna być, tak jak w innych krajach, energetyka, co umożliwiłoby z jednej strony odzysk energii z odpadów, a z drugiej ograniczyłoby zużycie paliw kopalnych. Obserwacje prowadzone przez ekspertów wskazują, że na rynku pojawia się coraz więcej paliw z odpadów, a zakładając dalszą rozbudowę instalacji MBP, ilość dostępnych paliw z odpadów może wzrosnąć nawet do 3 4 mln Mg/r 13). Rozwój infrastruktury do zagospodarowania paliw z odpadów wymaga stabilnej i spójnej polityki państwa oraz jasnych mechanizmów wsparcia. Polityka państwa i mechanizmy wsparcia Fig. 1. Location of SRF on the map of waste Rys. 1. Umiejscowienie SRF na mapie odpadów 94/4(2015) Praktyka wielu rozwiniętych krajów UE wskazuje niezbicie, że odpady pochodzące z różnych grup, takie jak zmieszane odpady 459

3 Table. Characteristic of the ballast from over sieve fraction sorting. RIPOK plant (MBT; 2014) Tabela. Charakterystyka balastu z sortowania frakcji nadsitowej. Instalacja RIPOK (MBP; 2014) Oznaczenie Wartość Zawartość wilgoci całkowitej, W tr, % 42,6 Zawartość wilgoci w stanie analitycznym, W a, % 3,9 Zawartość popiołu w stanie analitycznym, A a, % 12,2 Zawartość popiołu w stanie suchym, A r, % 7,3 Zawartość części lotnych, V a, % 73,03 Zawartość części lotnych, V daf, % 87,04 Ciepło spalania, Q sa, J/g Wartość opałowa, Q ir, J/g Zawartość siarki całkowita, S ta, % 0,11 Zawartość chloru, Cl a, % 0,354 Zawartość węgla, C ta, % 38,6 Zawartość wodoru, H ta, % 5,53 Zawartość azotu, N a, % 0,33 daf Zawartość frakcji biodegradowalnej, X B, % 75,1 komunalne, komunalne osady ściekowe czy paliwa alternatywne typu SRF, poddane procesowi termicznego przekształcania realizowanego zarówno w procesie spalania w spalarniach, jak i współspalarniach odpadów, mogą być źródłem energii, której odpowiednia część traktowana jest jako energia ze źródła odnawialnego, co zależne jest jedynie od udziału zawartych w tych odpadach frakcji ulegających biodegradacji, mających cechy w pełni zbieżne z cechami biomasy 15, 16). U podstaw takiego traktowania odzysku energii w procesach termicznego przekształcania odpadów leży definicja biomasy zawarta w dyrektywie 17), do której odwołuje się bezpośrednio artykuł 159 obowiązującej ustawy o odpadach 18), stanowiący upoważnienie do wydania obecnie obowiązującego rozporządzenia 19). Definicję biomasy zawartą w dyrektywie 17) implementowano również w rozporządzeniu 20), w którym w 2 p. 1 podano definicję biomasy, określając ją jako stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej i leśnej oraz przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji, oraz ziarna zbóż niespełniające wymagań jakościowych dla zbóż w zakupie interwencyjnym określonych w art. 7 rozporządzenia 21) [ ] w odniesieniu do zakupu i sprzedaży produktów rolnych w ramach interwencji publicznej i ziarna zbóż, które nie podlegają zakupowi interwencyjnemu. Obecnie w Polsce zgodnie z terminologią URE (Urząd Regulacji Energetyki) podział biomasy obejmuje biomasę leśną, biomasę agro oraz część biodegradowalną odpadów komunalnych. Na rys. 2 przedstawiono podział na poszczególne grupy klasyfikacyjne biomasy oraz odpowiadające im wartości części energii pochodzącej z OZE 22). Obecnie w krajowym systemie prawnym istnieją szczegółowe wytyczne rozliczeniowe energii elektrycznej wytworzonej z udziałem biomasy leśnej, biomasy agro (z wyjątkiem odpadów zawierających tylko w części frakcję biodegradowalną, np. SRF) oraz zmieszanych odpadów komunalnych. Podstawą do zaklasyfikowania ryczałtowego udziału energii chemicznej frakcji biodegradowalnych w energii chemicznej całej masy zmieszanych odpadów komunalnych kierowanych do termicznego przekształcania na poziomie 42% jest łączne spełnienie warunków wymienionych w rozporządzeniu 19). Upoważnienie zawarte w art. 159 ustawy o odpadach 18) dotyczy również innych grup odpadów zawierających frakcję biodegradowalną (w tym paliw wytwarzanych z odpadów). Wydanie aktu wykonawczego w postaci rozporządzenia dla innych grup odpadów poza zmieszanymi Fig. 2. Biomass breakdown due to the possibility qualification of produced electricity as energy from renewable sources 24) Rys. 2. Podział biomasy ze względu na możliwość zakwalifikowania wytworzonej z niej energii elektrycznej do energii pochodzącej z OZE 24) komunalnymi stworzyłoby pozytywny impuls dla szerszego wykorzystania paliw z odpadów oraz innych grup odpadów palnych w instalacjach energetyki zawodowej. Uzyskanie koncesji na wytwarzanie energii z OZE wymaga przedstawienia i certyfikacji odpowiednich dokumentów oraz dokumentacji uwierzytelniającej instalacji do produkcji oraz procedury rozliczeń energii ze źródeł odnawialnych, a także opinii niezależnej strony trzeciej o przygotowaniu instalacji i procedur rozliczeniowych energii z OZE. Obecnie prowadzone są prace przygotowawcze do wprowadzenia zmian systemu wsparcia dla odnawialnych źródeł energii. Obowiązujący obecnie system wsparcia wytwarzania energii elektrycznej z OZE polega na wydawaniu świadectw pochodzenia, określanych potocznie jako zielone certyfikaty. Ze świadectwa pochodzenia wynikają prawa majątkowe, które są zbywalne i stanowią towar giełdowy. Mechanizm kształtowania cen praw majątkowych wynikających ze świadectw pochodzenia jest mechanizmem rynkowym. Zgodnie z obowiązującą ustawą Prawo energetyczne [ ] odbiorca przemysłowy, przedsiębiorstwo energetyczne, odbiorca końcowy oraz towarowy dom maklerski lub dom maklerski, są obowiązani: uzyskać i przedstawić do umorzenia Prezesowi Urzędu Regulacji Energetyki świadectwo pochodzenia, lub uiścić opłatę zastępczą [ ]. W projekcie nowej ustawy o OZE (wersja 6.2) zaproponowano nowy system wsparcia dla odnawialnych źródeł energii oparty na mechanizmie aukcyjnym. Celem wprowadzenia systemu aukcyjnego jest osiągnięcie nałożonych na Polskę zobowiązań w zakresie wytworzenia określonego wolumenu energii ze źródeł odnawialnych w sposób najbardziej efektywny kosztowo. Odpowiednia konstrukcja systemu umożliwi (w zamyśle ustawodawcy) pełną konkurencję wszystkich technologii OZE, co w konsekwencji powinno doprowadzić do rozwoju nowych, najbardziej efektywnych kosztowo instalacji oraz uniemożliwi występowanie nadwsparcia, co miało miejsce w ramach dotychczas funkcjonującego mechanizmu w formule zielonych certyfikatów. Nowe założenia mechanizmu wsparcia OZE (system aukcyjny) nie dają jednak potencjalnemu inwestorowi gwarancji uzyskania wsparcia finansowego dla wyprodukowanej energii elektrycznej z OZE, pomimo że w świetle obowiązujących przepisów może być tak zaklasyfikowana 22). Dodatkowe możliwości wsparcia wiążą się z rozliczaniem unikniętej emisji ditlenku węgla w procesie energetycznego wykorzystania paliw z odpadów (również ze względu na potencjalną zawartość frakcji biodegradowalnej traktowanej jako biomasa o zerowej emisji CO 2 ). Opracowana przez CEN metodyka badawcza, która została szczegółowo opisana w normie 23) umożliwia określenie zawartości frakcji biodegradowalnej w paliwach wytwarzanych z odpadów, dając podstawy do sko /4(2015)

4 rzystania z przedstawionych wyżej możliwości dodatkowego wsparcia 24). Na rys. 3 przedstawiono przykładowe zawartości frakcji biodegradowalnej w próbkach paliw SRF z różnych krajowych instalacji produkcyjnych, oznaczone w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla 25) z wykorzystaniem metody selektywnego rozpuszczania opisanej w normie 23). Przedstawione na wykresie dane wykazują dużą zawartość frakcji biodegradowalnych (na poziomie średnio 65%) w badanych próbkach SRF, co wskazuje na wysoki potencjał, jeśli chodzi o skorzystanie z opisanych możliwości wsparcia. Kolejnym wsparciem dla energetycznego wykorzystania paliw z odpadów jest możliwość pobierania opłat z tytułu przyjmowania odpadów do procesu odzysku. Dodatkowym atutem i koniecznością takiego rozwiązania będzie przewidywany w najbliższym czasie zakaz składowania odpadów palnych. Tak więc istnieje wiele możliwości wsparcia energetycznego wykorzystania paliw z odpadów. Konieczne jest jednak podjęcie jasnych i stabilnych działań legislacyjnych 8). daf, % X B daf Fig. 3. The biodegradable fraction content X B (dry and ash-free) in SRF samples from different production plants in Poland ( ) daf Rys. 3. Zawartość frakcji biodegradowalnej X B (stan suchy i bezpopiołowy) w próbkach SRF pochodzących z różnych krajowych instalacji produkcyjnych ( ) Czy paliwo z odpadów jest odpadem? Od wielu lat toczą się dyskusje nad możliwością, zastosowania przepisów o utracie statusu odpadu do paliw wytwarzanych z odpadów. Kolejny bodziec do dyskusji pojawił się wraz ze zmianami legislacyjnymi dotyczącymi gospodarki odpadami. Nowe przepisy dyrektywy 26) wprowadziły w art. 6 możliwość utraty statusu odpadu przez odpady poddane procesowi odzysku, w tym recyklingowi, i spełniające ściśle określone kryteria, tj. w przypadku, gdy (i) przedmiot lub substancja są powszechnie stosowane do konkretnych celów, (ii) istnieje rynek takich przedmiotów lub substancji bądź popyt na nie, (iii) dany przedmiot lub substancja spełniają wymagania techniczne dla zastosowania do konkretnych celów oraz wymagania określone w przepisach i normach mających zastosowanie do produktu, oraz (iv) zastosowanie przedmiotu lub substancji nie prowadzi do negatywnych skutków dla życia i zdrowia ludzi ani dla środowiska. W przypadku paliw wytwarzanych z odpadów najtrudniejsze do udowodnienia jest spełnienie ostatniego z tych warunków. W zapisach dyrektywy 26) w art. 6 p. 4 podano, że: w przypadkach, gdy nie ustalono kryteriów na szczeblu wspólnotowym w ramach procedury, o której mowa w ust. 1, państwa członkowskie mogą decydować odrębnie w każdym przypadku, czy dany odpad przestał być odpadem, z uwzględnieniem odnośnego orzecznictwa. Korzystając z tego zapisu, Włochy wprowadziły rozporządzeniem swego Ministra Środowiska 27) własne, krajowe kryteria utraty statusu odpadów dla określonych rodzajów stałych paliw wtórnych, zdefiniowanych jako CSS (combustili solidi secondari). Klasyfikację CSS jako paliwa oparto przy tym na parametrach jakościowych przedstawionych w normie włoskiej 28), zharmonizowanej z systemem klasyfikacji stałych paliw wtórnych SRF 11). 94/4(2015) Paliwa CSS mogą być wykorzystywane wyłącznie do produkcji ciepła w piecach cementowych o wydajności przekraczającej 500 Mg klinkieru/dobę lub spalane w elektrowniach o nominalnej mocy cieplnej powyżej 50 MW dla produkcji energii elektrycznej. Instalacje te muszą posiadać zintegrowane pozwolenia środowiskowe i certyfikat jakości ISO lub być zarejestrowane w systemie EMAS. Włoska inicjatywa spotkała się z falą negatywnych opinii organizacji zrzeszających eksploatatorów spalarni odpadów (CEWEP), dostawców technologii spalania odpadów (ESWET), producentów cementu (CEMBUREAU), Europejskiego Biura Ochrony Środowiska (EBB), a także innych wpływowych organizacji, takich jak ECOS, które kierowane są do Komisji Europejskiej. Organizacje te wskazują, że włoskie kryteria końca fazy odpadu dla CSS utożsamianego z SRF są niewystarczające i mogą zagrażać istniejącym regulacjom prawnym Unii Europejskiej, dotyczącym odpadów i emisji przemysłowych. Komisja Europejska równolegle ogłosiła przetarg na ocenę możliwości i warunków utraty statusu odpadu przez paliwa wytworzone z różnych odpadów innych niż niebezpieczne oraz niebezpiecznych. Wykonawcą oceny został Umweltbundesamt GmbH z Austrii. W Internecie dostępny jest II raport przejściowy 29). Przedmiotem oceny były odpady stałe, takie jak drewno, opony, guma, tworzywa sztuczne, papier, tekstylia, bioodpady, różne rodzaje paliw wytworzonych z odpadów innych niż niebezpieczne, w tym z odpadów komunalnych (RDF, SRF), uboczne produkty zwierzęce, wysuszone osady ściekowe i placki pofiltracyjne, a także stałe pozostałości pirolizy (np. smoły). Tylko dla czterech rodzajów odpadów poddanych ocenie wydaje się możliwe opracowanie kryteriów utraty statusu odpadu. Są to odpady papieru, drewna, tłuszczów zwierzęcych oraz oleju i tłuszczu jadalnego. W świetle raportu 29) SRF najprawdopodobniej nie zostanie uznany za produkt. Produkcja SRF jako produktu spełniającego kryteria end-of-waste najprawdopodobniej nie będzie opłacalna ekonomicznie. Konieczne będzie ustanowienie nowych standardów emisyjnych dla spalania SRF, gdyż dopuszczenie spalania ich tak jak paliw kopalnych grozi pogorszeniem jakości powietrza. Wydaje się więc, że droga do uznania SRF za produkt spełniający kryteria end-of-waste jest jeszcze długa i wymagać będzie wielu dodatkowych badań i ekspertyz. Jako główne elementy ryzyka wymieniono (i) rozszerzenie szarej strefy i nielegalne działania wytwórców paliw, (ii) nadmierny wzrost liczby instalacji spalających paliwa z odpadów, oraz (iii) wzrost emisji zanieczyszczeń do powietrza (ryzyko dla społeczeństwa). Propozycje uznania SRF za paliwo-produkt, pomimo podejmowania takich prób w różnych krajach Unii Europejskiej, ciągle są przedmiotem ożywionych dyskusji i wzbudzają krytyczne reakcje, szczególnie płynące z kręgu konkurencyjnych na rynku odzysku energii technologii spalarniowych, w których wskazuje się na potencjalne problemy i zagrożenia środowiskowe. Dotychczas (styczeń 2015 r.) nie ma w tej sprawie jednoznacznej decyzji Komisji Europejskiej 30). Uwarunkowania technologiczne Energetyka zawodowa wykorzystuje różne typy kotłów, z których największe znaczenie mają kotły pyłowe, kotły ze złożem fluidalnym oraz kotły z rusztem mechanicznym. Poszczególne rodzaje kotłów posiadają odrębnie określone wymagania projektowe w stosunku do paliwa, a ich bezpośrednie spełnienie przez odpady palne często napotyka problemy 31). Wymagania te obejmują m.in. odpowiednie parametry energetyczne paliwa (zawartość wilgoci i popiołu, wartość opałowa), a także formę paliwa, jego granulację i gęstość. Istotne znaczenie mają parametry paliwa wpływające na emisję oraz zagrożenia korozyjne, takie jak zawartość siarki, chloru i metali ciężkich. Ważną rolę ze względów eksploatacyjnych odgrywa również skład popiołu powstającego w wyniku spalania paliwa. Skład chemiczny popiołu wpływa na takie niekorzystne zjawiska, jak tendencja do tworzenia zanieczyszczeń powierzchni ogrzewanych utrudniających prawidłową wymianę ciepła, a także na żużlowanie utrudniające odbiór ubocznych produktów spalania z komory spalania. Ponieważ odzysk energii z odpadów w procesie 461

5 współspalania z paliwami kopalnymi jest procesem termicznego przekształcania odpadów, musi być więc prowadzony zgodnie z przypisanymi prawnie uwarunkowaniami formalnymi i technicznymi. Kotły pyłowe stanowią najbardziej rozpowszechnioną grupę kotłów eksploatowanych w krajowej energetyce zawodowej. Mają zdecydowanie największy udział w zainstalowanej w kraju mocy elektrycznej. Posiadają też relatywnie wysoko technicznie zaawansowane instalacje oczyszczania spalin, dzięki czemu są w stanie, szczególnie tam gdzie współpracują z instalacją mokrego lub półsuchego odsiarczania spalin, spełnić standardy emisyjne dla współspalania odpadów, choć w przypadku wymagań dla tlenków azotu mogą i dla tych rodzajów kotłów wystąpić problemy techniczne. Temperatura w jądrze płomienia palnika kotła pyłowego opalanego węglem kamiennym wynosi C. Oddzielną i niezbyt łatwą do rozwiązania kwestią dla tego rodzaju kotłów jest układ podawania paliwa w postaci odpadów lub paliw z odpadów. Rozdrabnianie odpadów do granulacji wymaganej w kotłach pyłowych jest sprawą bardzo trudną i wymaga odpowiedniego urządzenia rozdrabniającego. Kotły fluidalne stanowią grupę najbardziej nowoczesnych konstrukcji kotłowych. Są coraz szerzej stosowane w Polsce. Istnieją dwa główne typy kotłów wykorzystujących złoże fluidalne. To kotły ze złożem pęcherzykowym BFB (bubble fluidized bed) oraz ze złożem cyrkulującym CFB (circulating fluidized bed). Charakteryzują się one stosunkowo wąskim zakresem temperatur w komorze paleniskowej ( C) i przez to niską emisją NO x oraz możliwością znacznej redukcji tlenków siarki. Rozmiar cząstki paliwa powinien mieścić się w ścisłym przedziale (< 50 mm), dlatego często wymagana jest obróbka wstępna odpadów podawanych do kotła. Kotły fluidalne (szczególnie pracujące w technologii BFB) wydają się być najlepiej dostosowane do współspalania odpadów lub paliw z odpadów. Kotły rusztowe eksploatowane są głównie w małych obiektach. W dużych elektrowniach lub elektrociepłowniach odgrywają zazwyczaj rolę szczytowych źródeł ciepła. Rozpatrując możliwość technologicznego przystosowania kotła z rusztem mechanicznym do współspalania odpadów (czy też paliw z odpadów), należy zwrócić szczególną uwagę na prawidłowe sporządzanie mieszanki paliwowej, w tym szczególnie jej homogenizację. W kotłach z rusztem mechanicznym zwykle wykorzystywane są paliwa o granulacji 0 25 mm z poniżej 25% zawartości frakcji do 2 mm. Oznacza to, że mieszanki węgla z odpadami o znacznie niższej gęstości nasypowej zajmują znacznie większą objętość w stosunku do samego paliwa węglowego, a ich homogenizacja jest trudna. Dozowanie stałych materiałów palnych o małej gęstości nasypowej jest kłopotliwe. Mogą wystąpić problemy z blokowaniem systemu dozowania i utratą ciągłości podawania paliwa, co w efekcie prowadzić może do niestabilnej pracy kotła. Ponadto, w kotłach z rusztem mechanicznym bardzo trudno jest uzyskać spełnienie wymagań temperaturowych (minimalny czas przebywania spalin wynoszący co najmniej 2 s w temp. ok. 850 C) dla procesu termicznego przekształcania odpadów. Warto zwrócić również uwagę na możliwość energetycznego wykorzystania paliw z odpadów w instalacjach kotłowych specjalnie do tego celu przeznaczonych. Polskie biura projektowe i producenci kotłów posiadają bogate doświadczenie w projektowaniu tego typu instalacji, których odbiorcą jest dotychczas wyłącznie rynek zagraniczny. W przypadku tych instalacji wiele przedstawionych problemów technicznych ulega całkowitej eliminacji lub są one bardzo istotnie ograniczone. Ekonomia i perspektywy Spełnienie wszystkich tych uwarunkowań stanowi podstawę do odpowiedzi na podstawowe pytanie, które stawia energetyka zawodowa: Czy energetyczne wykorzystanie paliw wytwarzanych z odpadów może być opłacalne? Budowa nowych instalacji kotłowych jest bardzo kosztowna i jej opłacalność musi być liczona w perspektywie co najmniej 20 lat. Paliwa z odpadów stanowią z reguły materiał o zupełnie innych właściwościach fizykochemicznych niż standardowo stosowane paliwa klasyczne. Ich wykorzystanie w istniejących instalacjach często wymaga dużych ingerencji modernizacyjnych w układach magazynowania, wstępnego przygotowania paliwa i jego podawania do kotła. Konieczne również będą modernizacje układów oczyszczania spalin w celu spełnienia znacznie wyższych wymagań w zakresie dotrzymywania odpowiednich standardów emisji zanieczyszczeń do powietrza. Zmianom ulegną parametry jakościowe ubocznych produktów spalania, co będzie pociągać za sobą konieczność innego spojrzenia na możliwości ich dalszego gospodarczego wykorzystania oraz konieczność renegocjacji umów z dotychczasowymi odbiorcami tych materiałów. Mogą pojawić się problemy techniczne, które postawią pod znakiem zapytania dotychczasową dyspozycyjność instalacji, która jest bardzo istotnym zagadnieniem przy produkcji energii elektrycznej i ciepła do sieci zewnętrznych odbiorców. Większość tych problemów traci na znaczeniu w przypadku eksploatacji instalacji przeznaczonych do spalania paliw z odpadów. Koszty inwestycyjne w przypadku takich instalacji są jednak wyższe w stosunku do instalacji klasycznych, w których spalane są paliwa kopalne. Wynika to z bardziej zaawansowanych rozwiązań konstrukcyjnych instalacji kotłowej oraz znacznie bardziej rozbudowanej instalacji oczyszczania spalin, a także szerszego zakresu monitoringu parametrów procesowych i emisyjnych. Czy ewentualne korzyści związane z zagospodarowaniem tańszych zasobów energetycznych tkwiących w odpadach będą przeważać nad realnymi zagrożeniami i podwyższonymi kosztami? Odpowiedź na to pytanie jest trudna obecnie w warunkach krajowych. Istnieje jednak wiele przykładów na terenie Unii Europejskiej, które pozwalają na pozytywną odpowiedź na tak postawione pytanie. Jest to związane przede wszystkim ze znacznie większym doświadczeniem technicznym i innym poziomem świadomości społecznej. Pozytywne przykłady gospodarcze i wspólna polityka działań na rzecz energetycznego wykorzystania odpadów związana z członkostwem Polski w Unii Europejskiej zapewne doprowadzi do stopniowego, coraz szerszego wykorzystania potencjału energetycznego tkwiącego w odpadach. Bardzo istotną rolę odgrywa tutaj przewidywalna i stabilna w perspektywie wieloletniej polityka państwa. Działania IChPW w zakresie energetycznego wykorzystania paliw z odpadów Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla od wielu lat poświęca uwagę procesom związanym z energetycznym i surowcowym wykorzystaniem odpadów 32). Znaczna część prac badawczych i innych działań poświęcona była problematyce wytwarzania i wykorzystania paliw z odpadów. Prowadzone były liczne prace badawcze związane z energetycznym wykorzystaniem osadów ściekowych. W 2002 r. przeprowadzono pierwsze przemysłowe próby współspalania osadów ściekowych z miałem węglowym w EC Rzeszów. W 2005 r. opracowano we współpracy z Instytutem Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu procedurę technologiczną wytwarzania granulatów na bazie osadów ściekowych. Badano również możliwości energetycznego wykorzystania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków Klimzowiec w Chorzowie. W związku z rozwojem w kraju instalacji do produkcji paliw alternatywnych w IChPW wykonywano coraz więcej kompleksowych badań właściwości fizykochemicznych paliw produkowanych z odpadów, m.in. dla takich podmiotów, jak Ekotar Tarnów, Alba Chorzów, Sita-Starol Chorzów, VIG Dąbrowa Górnicza, Remondis Dąbrowa Górnicza i Opole, POWIZ Wrocław i Vattenfall. Dla wielu producentów tych paliw wykonuje się m.in. oznaczenie zawartości frakcji biodegradowalnej w odpadach. Doświadczenie badawcze zaowocowało utworzeniem w Instytucie unikatowej bazy właściwości fizykochemicznych paliw z odpadów. Równolegle Instytut prowadził testy przemysłowe współspalania odpadów z węglem kamiennym i brunatnym, m.in. osadów ściekowych w EC Wybrzeże, paliw alternatywnych w EC Boruta w Zgierzu, odpadów makulatury i papieru w EC Cergia Toruń oraz paliwa alternatywnego, osadów ściekowych i makulatury w Elektrowni Bełchatów. Wykonywał również prace studialne w zakresie możliwości współspalania mączki zwierzęco-kostnej w Elektrowni Opole, odpadów komunalnych w Elektrowni Turów, paliwa alternatywnego w EC Stalowa Wola. W ostatnim okresie, trwającym od 2005 r. do chwili obecnej, w Instytucie nastąpiło dalsze zwiększenie liczby prac i obszarów badawczych związanych z energetycznym wykorzystaniem odpadów /4(2015)

6 W wyniku realizacji licznych prac naukowo-badawczych i wdrożeniowych kadra naukowa Instytutu osiągnęła wysoką i kompetentną pozycję w dziedzinie energetycznego i pozaenergetycznego wykorzystania odpadów z uwzględnieniem współczesnych wymogów ochrony środowiska oraz efektywności ekonomicznej. Pozycja ta stała się podstawą do usystematyzowanej współpracy z organami państwa w zakresie konsultacji i ekspertyz wspierających przygotowywane zmiany w prawie. Współpraca ta dotyczy głównie Ministerstwa Gospodarki, Ministerstwa Środowiska oraz Urzędu Regulacji Energetyki. Instytut zaangażował się we wprowadzenie w Polsce standardów klasyfikacyjnych i metodyki badawczej opracowanej przez CEN, dotyczącej SRF. Współpraca prowadzona przez Komitet Techniczny nr 144 Polskiego Komitetu Normalizacyjnego, odpowiadający merytorycznie za paliwa z odpadów, doprowadziła do skonsultowania, a następnie wdrożenia do krajowego systemu prawnego kilkunastu norm opisujących właściwości paliw wtórnych. Działania te stanowią podstawę do wykreowania w Polsce rynku dla paliw wtórnych. W 2005 r. wykonano ekspertyzę dla Ministra Środowiska pt.: Określenie wymagań dla paliw alternatywnych z odpadów, w której przedstawiono propozycję standardów jakościowych dla tych paliw. Kolejną taką ekspertyzę pt.: Kwalifikacja energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów jako energii z odnawialnego źródła wykonano w 2011 r. Przedstawiono w niej propozycje w zakresie procedur kwalifikacyjno-rozliczeniowych oraz zmian legislacyjnych dla poszerzenia możliwości kwalifikacji energii wytworzonej z frakcji biodegradowalnej odpadów jako pochodzącej z OZE. W Instytucie opracowano także przewodnik metodyczny 33), który stanowi podstawę merytoryczną dla producentów energii elektrycznej w zakresie wykorzystania biomasy i odpadów biomasowych do wytwarzania energii z OZE 34). W 2004 r., wychodząc naprzeciw oczekiwaniom i potrzebom sygnalizowanym przez energetykę krajową, w Instytucie powołano sieć laboratoriów nadzorowanych pod nazwą Labiomen. Obecnie, po 10 latach działalności, sieć ta skupia znakomitą większość laboratoriów energetyki zawodowej współspalającej biomasę (42 laboratoria członkowskie). Za pośrednictwem sieci Labiomen do laboratoriów przemysłowych wprowadzono procedury oceny właściwości biomasy, w tym m.in. metodykę oceny biodegradowalności, co stanowi podstawę do przyszłego wdrożenia współspalania odpadów biomasowych dla produkcji energii zaliczanej do OZE. Instytut jest jednym z najważniejszych podmiotów przygotowujących dokumentacje uwierzytelniające i opinie do wniosków elektrowni o zmianę koncesji na produkcję energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. We współpracy z Radą przedstawicieli RIPOK Instytut działa na rzecz szerszego zagospodarowania frakcji energetycznej z sortowania zmieszanych odpadów komunalnych. Spełnia też istotną funkcję w upowszechnianiu wiedzy dotyczącej wytwarzania i wykorzystania paliw z odpadów poprzez aktywne uczestnictwo w przygotowaniu merytoryczno-programowym najważniejszych krajowych konferencji naukowo-technicznych związanych z tą tematyką. Podsumowanie i wnioski Porównując rozwój energetycznego wykorzystania odpadów w krajach Unii Europejskiej i Polski na przestrzeni ostatnich lat, można stwierdzić, że pomimo dużych opóźnień i zaległości następuje w kraju zdecydowana zmiana w podejściu do tego zagadnienia. Niewątpliwie dużą rolę odgrywają tutaj mechanizmy systemowe, które istnieją od lat w przodujących gospodarczo krajach UE. Polska musi dostosować swoją gospodarkę, w tym również gospodarkę odpadami, do wymogów współczesności i robi w tym kierunku duże postępy. Nieco trudniej jest zmienić akceptowalność społeczną działań związanych z energetycznym wykorzystaniem odpadów ze względu na niedostateczne tradycje gospodarcze w tym zakresie oraz brak zaufania społeczeństwa do podejmowanych decyzji administracyjnych. W przezwyciężaniu braku wiedzy i w poszukiwaniu rozwiązań dla odpadów posiadających walory energetyczne dużą rolę do odegrania mają jednostki badawczo-rozwojowe. Mogą one pomóc w przełamywaniu istniejących stereotypów myślenia, że energetyczne wykorzystanie 94/4(2015) odpadów jest związane zawsze z zagrożeniem środowiskowym, pomijając niewątpliwe korzyści dla społeczeństwa i gospodarki. Obecnie w Polsce istnieją wszelkie przesłanki dla prowadzenia skutecznych działań w zakresie termicznego odzysku odpadów, a w szczególności dla rozwoju i powszechnego stosowania paliw wytwarzanych z odpadów. Należy kontynuować podjęte działania legislacyjne i opracować jednoznaczne warunki dla gospodarczego wykorzystywania paliw z odpadów w energetyce i ciepłownictwie. Równolegle niezmiernie ważnym zagadnieniem jest przygotowanie społeczeństwa do odzysku energii z odpadów jako działania wysoce proekologicznego i pozbawionego istotnego ryzyka środowiskowego. Otrzymano: LITERATURA 1. Refuse derived fuel, current practice and perspectives. Final Report, European Commission Directorate General Environment, A. Sobolewski, R. Wasielewski, K. Dreszer, S. Stelmach, Przem. Chem. 2006, 85, T. Hilber, J. Maier, G. Scheffknecht, M. Agraniotis, P. Grammelis, E. Kakara, T. Glorius, U. Becker, W. Derichs, H.P. Schiffer, M. De Jong, L. Torri, J. Air Waste Manage. Association 2007, 57, R. Sarc, K. Lorber, R. Pomberger, M. Rogetzer, E. Sipple, Waste Manage. Res. 2014, 32, nr 7, D. Montane, S. Albello, X. Farriol, C. Berruceco, Fuel Process. Technol. 2013, 113, M. Nasrullah, P. Vainikka, J. Hannula, M. Hurme, K. Markku, Waste Manage. 2014, 34, E.C. Rada, G. Andreotolla, Waste Manage. 2012, 32, A. Sobolewski, R. Wasielewski, Przegl. Komunalny 2014, nr 5, R. Wasielewski, B. Tora, Polityka Energetyczna 2008, 10, Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów, Dz. U. 2014, nr 0, poz J. van Tubergen, Th. Glorius, E. Waeyenbergh, Classification of solid recovered fuels, ORFA, R. Wasielewski, S. Stelmach, Karbo 2007, nr 3, E. den Boer, Ocena wdrażanych rozwiązań pod kątem efektywności systemu zagospodarowania odpadów komunalnych, Opinia zlecona BAS-560/14A, Biuro Analiz Sejmowych, Warszawa R. Szpadt, M. Sebastian, Ochrona Środowiska 2003, 25, nr 1, T. Pająk, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2008, 30, nr 11, J.L.C. Manders, The renewable energy contribution of Waste to energy across Europe, CEWEP, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE, Dz. Urz. Unii Europejskiej L 140, Ustawa z dn. 14 grudnia 2012 r. o odpadach, Dz. U. 2012, nr 0, poz Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 2 czerwca 2010 r. w sprawie szczegółowych warunków technicznych kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów komunalnych, Dz. U. 2010, nr 117, poz Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 18 października 2012 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 wytworzonej w odnawialnym źródle energii, Dz. U. 2012, nr 0, poz Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1272/2009 z dnia 11 grudnia 2009 r. ustanawiające wspólne szczegółowe zasady wykonania rozporządzenia Rady (WE) nr 1234/2007 w odniesieniu do zakupu i sprzedaży produktów rolnych w ramach interwencji publicznej, Dz. Urz. Unii Europejskiej L 349, 1, z późn. zm. 22. A. Sobolewski, R. Wasielewski, T. Pająk, J. Zuwała, K. Głód, B. Jagustyn, M. Bałazińska, Kwalifikacja energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów jako energii z odnawialnego źródła, Ekspertyza dla Ministra Środowiska, NFOŚiGW, PN-EN 15440:2011, Stałe paliwa wtórne. Metody oznaczania zawartości biomasy. 24. R. Wasielewski, K. Kazalski, Nowa Energia 2014, nr 1, B. Jagustyn, R. Wasielewski, A. Sobolewski, Przem. Chem. 2010, 89, nr 6, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy, Dz. Urz. Unii Europejskiej L 312, F. Sarli, Environ. Eng. Manage. J. 2013, 12, nr 11, supplement, UNI EN 15359, Stałe paliwa wtórne. 29. Study on the suitability of the different waste-derived fuels for endof-waste status in accordance with article 6 of the Waste Framework Directive, Umweltbundesamt, Wien R. Wasielewski, Przegląd Komunalny 2014, nr 5, R. Wasielewski, J. Hrabak, Arch. Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 2014, 15, lat ochrony środowiska w Polsce, Abrys, Poznań 2014, M. Ściążko, A. Sobolewski, J. Zuwała, Przewodnik metodyczny. Procedury bilansowania i rozliczania energii wytwarzanej w procesach współspalania, IChPW, Warszawa Zabrze Praca zbiorowa, Współspalanie biomasy i paliw alternatywnych w energetyce, (red. M. Ściążko, J. Zuwała i M. Pronobis), IChPW, Zabrze