dr inż. Bolesław JANKOWSKI dr ek. Marek NIEMYSKI Badania Systemowe "EnergSys" Sp. z o.o., Warszawa AKTUALNE I PRZYSZŁE WYMAGANIA UNII EUROPEJSKIEJ W ZAKRESIE OCHRONY ŚRODOWISKA I ICH KONSEKWENCJE DLA PRODUCENTÓW ENERGII ORAZ POLITYKI ENERGETYCZNO- EKOLOGICZNEJ W POLSCE Negocjacje mające na celu przyjęcie Polski do struktur Unii Europejskiej (EU) nabierają tempa, a jednym z ważniejszych warunków stawianych Polsce jest spełnienie wymagań EU w zakresie ochrony środowiska. Wymagania te, co warto podkreślić, dotyczą trzech głównych obszarów, a więc ochrony powietrza, ale także ochrony wód i gospodarki odpadami. Sytuacja ta zmusza do zadania pytania o konsekwencje wprowadzenia wymagań europejskich w Polsce, zarówno dla producentów energii jak i dla polskiej polityki energetycznej i ekologicznej. Jedną z form odpowiedzi na to pytanie jest zauważalne ożywienie w zakresie inwestycji proekologicznych w elektroenergetyce. Opracowane i wdrażane obecnie programy inwestycyjne mają m.in. na celu budowę kosztownych instalacji odsiarczania spalin. Działania te wspierane są przez: PSE SA za pomocą mechanizmu kontraktów długoterminowych, Rząd - poprzez akceptację i poparcie dla opracowanych programów oraz Fundusze Środowiskowe - przez partycypowanie w finansowaniu inwestycji. Obok satysfakcji z rozmachu podejmowanych i planowanych inwestycji pojawiają się jednak wątpliwości, czy dobór technologii ochronnych i zakres ich realizacji są w pełni racjonalne i uzasadnione. Czy zaakceptowane programy i podjęte działania oparte zostały o analizę kosztów i efektów? Czy prawidłowo uwzględniają priorytety polskiej polityki ekologicznej? Czy poprzez zaangażowanie środków funduszy ekologicznych nie blokują w dłuższej perspektywie innych ważnych programów ochrony środowiska, a poprzez ściągnięcie na inwestycje znacznego kapitału z rynku finansowego nie hamują rozwoju gospodarczego? Niniejszy referat próbuje odpowiedzieć na część z postawionych na wstępie pytań. Przedstawia stan obecny oraz spodziewaną ewolucję wymagań z zakresu ochrony atmosfery w Polsce i w Unii Europejskiej, a także formułuje wnioski wynikające z przeprowadzonych badań modelowych.
1. Uregulowania obowiązujące w krajach Unii Europejskiej Uregulowania dotyczące emisji z dużych obiektów energetycznych w krajach EU zawarte są w Dyrektywie 88/609/EEC z 8 czerwca 1988 r. z późniejszymi zmianami (Large Combustion Plant Directive -LCPD). Dodatkowe wymogi ochrony atmosfery przed emisją SO 2 obowiązują kraje, które ratyfikowały tzw. II Protokół Siarkowy do Konwencji w sprawie transgranicznego przenoszenia zanieczyszczeń powietrza na dalekie odległości. Obiekty istniejące Istniejące duże obiekty energetyczne wg przepisów obowiązujących w EU nie są w chwili obecnej zobowiązane do zachowania obiektowych norm dopuszczalnej emisji. Natomiast LCPD nakłada na duże źródła istniejące wymóg redukcji globalnej emisji SO 2 i NO x (emission ceilings). Skala wymaganych redukcji emisji jest zróżnicowana pomiędzy poszczególnymi krajami. II Protokół Siarkowy w odniesieniu do emisji SO 2 zastępuje limity emisji z istniejących źródeł energetycznych limitem całkowitej emisji krajowej. Na tle wymagań dotyczących redukcji emisji dwutlenku siarki stawianych krajom EU, zadania postawione Polsce w II Protokole Siarkowym nie wydają się wygórowane: redukcja całkowitej krajowej emisji w stosunku do poziomu z 1980 r. - o 37% do 2000 r., o 47% do 2005 r. i o 66% do 2010 r. Polska już w 1995 r. wypełniła zadanie zmniejszenia emisji SO 2 na poziom ustalony dla roku 2000. Mimo to zadanie dalszej znacznej redukcji emisji SO 2 w Polsce do roku 2005 i 2010 będzie trudniejsze do realizacji, w związku z wyczerpywaniem się tanich możliwości zmniejszania zużycia paliw i podniesienia sprawności przemian energetycznych przy równocześnie utrzymującej się wysokiej dynamice wzrostu gospodarki. Określenie obiektów istniejących w dyrektywie LCPD i w II Protokole Siarkowym jest odmienne. Wg LCPD za obiekt istniejący uważa się obiekt, który uzyskał pozwolenie na budowę lub działalność przed 1.07.1987, a wg II Protokołu Siarkowego jest to obiekt, na którego budowę lub istotną modernizację udzielono zezwolenia przed dniem 31.10.1995. Protokół wprowadza dla obiektów istniejących ostrzejsze normy obiektowe, które mają być wdrożone nie później niż od 1 lipca 2004r. (z zastosowaniem omówionej niżej zasady BATNEEC): Obiekt Wartości dopuszczalnej emisji źródła o mocy powyżej 500 MW t normy jak dla obiektów nowych ( nie łagodniejsze niż... ) źródła o mocy w przedziale 50-500 MW t normy dla obiektów nowych w charakterze wytycznych. Ze względu na powyższe wymagania, dla źródeł istniejących należy brać pod uwagą w nieodległej perspektywie 7 lat, normy obowiązujące aktualnie źródła nowe (por. tabl. 1).
Tablica 1. Dopuszczalne wartości emisji zanieczyszczeń powietrza z nowych obiektów energetycznych w krajach EU [1,2] [mg/nm 3 ] Typ paliwa i moc cieplna LCPD II Protokół Siarkowy SO 2 NO x pyły SO 2 Węgiel kamienny 50-100 MW t 2000 100 2000 1/ 100-500 MW t 2000-400 2/ 650 2000-400 2/ 1/ 500 i więcej MW t 400 50 400 Olej opałowy 50-300 MW t 1700 1700 300-500 MW t 1700-400 2/ 450 50 1700-400 2/ 500 i więcej MW t 400 400 Paliwa gazowe 35 350 5 35 1/ dla zakładów pracujących poniżej 2200 h/a i mocy powyżej 400 MW t dopuszcza się normę 800 mg SO 2 /Nm 3, 2/ liniowa zmiana wartości Dla obiektów o niższej mocy normy dopuszczalnej emisji SO 2 i pyłów są w krajach EU łagodniejsze od norm polskich dla obiektów nowych (norma C), zaś dla dominujących w elektroenergetyce zawodowej źródeł dużej mocy bardziej liberalne są normy polskie. Normy dopuszczalnej emisji NO 2 w krajach EU są mniej wymagające od polskiej normy. Zasada BATNEEC Wymagania dla obiektów przemysłowych zawarte są Dyrektywie 84/360/EEC z dnia 28 czerwca 1984 r. w sprawie ograniczania zanieczyszczeń powietrza powodowanych przez zakłady przemysłowe. Obejmuje ona m.in. elektrownie o nominalnej mocy cieplnej ponad 50 MW t, koksownie, rafinerie i zakłady zgazowywania węgla. Jednym z warunków otrzymania zezwolenia na rozpoczęcie działalności nowego zakładu jest sprawdzenie, czy podjęto odpowiednie środki zapobiegające zanieczyszczaniu powietrza, włącznie z zastosowaniem najlepszej dostępnej technologii, nie wymagającej poniesienia nadmiernych kosztów (best available technology not entailing excesive costs - BATNEEC). Zasada BATNEEC stwarza pewne pole interpretacji stopnia obligatoryjności norm dla konkretnego obiektu, aczkolwiek w punktach 3 i 4 artykułu 4 Dyrektywy 84/360/EEC jest przytoczony wymóg, by żadna z obowiązujących wartości dopuszczalnych emisji i stężeń substancji zanieczyszczających nie została przekroczona. Na podstawie zasady BATNEEC wprowadzono w Protokole Siarkowym złagodzone wymagania środowiskowe wobec źródeł spalających krajowe paliwa stałe bądź płynne. W przypadku, gdy z powodu wysokiej zawartości siarki w paliwach stałych lub płynnych pochodzących z dostaw krajowych nie można osiągnąć wymienionych limitów bez zastosowania kosztownej technologii ochronnej, II Protokół Siarkowy przewiduje, że można wówczas zastosować maksymalne wartości dopuszczalne (limit values) 800 mg SO 2 /Nm 3 lub zastosować wskaźniki odsiarczania od 40 do 90% zgodnie z zaleceniami LCPD. Moc cieplna (Q) 100-175 MW t 176-500 MW t 500 i więcej MW t Minimalny wskaźnik odsiarczania 40% redukcji 40% do 90% redukcji 90% redukcji
2. Propozycje zmian przepisów Unii Europejskiej Dyrektywa LCPD w art. 4 określa, że przed dniem 1 lipca 1995 r. i w zależności od poziomu techniki i wymogów ochrony środowiska Komisja przedłoży propozycje zmiany stosownych wartości emisji dopuszczalnych. W ramach realizacji tego zapisu zostało wykonane studium, w którym poddano analizie kosztowo-efektywnościowe implikacje rewizji LCPD, opartej na wprowadzeniu norm uwzględniających zastosowanie najlepszych dostępnych technologii redukcji emisji zanieczyszczeń atmosfery wg stanu w roku 1995 (Best Available Techniques to reduction air emission defined in 1995-1995 BAT limit values). Przedstawiony w tabl. 2 wariant zakłada zastosowanie wskaźników dopuszczalnej emisji zgodnych z BAT95 do wszystkich obiektów. Wskaźniki te mogą być uważane za wytyczne dla nowych regulacji, które miałyby zacząć obowiązywać w EU prawdopodobnie od ok. 2010 r. Są one średnio 2-krotnie bardziej wymagające niż dotychczasowe. Ponadto zostało bardzo wzmocnione tempo zaostrzania norm emisyjnych wraz ze wzrostem mocy cieplnej obiektu. 3. Moc obiektu a poziom dopuszczalnej emisji Dyrektywa LCPD zawiera ważną zasadę określającą sposób przyjęcia poziomu dopuszczalnej emisji dla obiektu dobudowywanego do obiektu istniejącego. Jeśli obiekt jest rozbudowywany o co najmniej 50 MW, wartość dopuszczalna emisji z nowej części obiektu musi być ustalona na podstawie mocy cieplnej całego obiektu (art. 11). Przy nominalnym obciążeniu obiektu i sprawności ok. 35%, obiekt o mocy cieplnej 50 MW t jest równoważny obiektowi poniżej 20 MW e generowanej mocy elektrycznej. Jeśli np. dobudowywany jest obiekt o mocy cieplnej 50 MW t do istniejącego obiektu o mocy cieplnej 300 MW t, to stosowana jest do niego nie norma dla obiektów nowych o mocy w przedziale 50-100 MW t (np. dla emisji SO 2 norma 2000 mg/nm 3 ), lecz znacznie bardziej wymagająca norma wyznaczona dla mocy cieplnej 350 MW t (1000 mgso 2 /Nm 3 ). Tablica 2. Dopuszczalne wartości emisji zanieczyszczeń powietrza z obiektów energetycznych w krajach EU wg LCPD i proponowane nowe poziomy norm [3] [mg/nm 3 ] Typ paliwa i moc cieplna LCPD (obiekty istniejące od 1.07.2004) studium projektu rewizji LCPD (wszystkie obiekty od 2007 r.) SO 2 NO x pyły SO 2 NO x pyły Węgiel kamienny 50-100 MW t 2000 100 1000 400 50 100-300 MW t 2000-400 1000-200 300-500 MW t 650 200 200 30 500 i więcej MW t 400 50 Olej opałowy 50-100 MW t 1700 850 450 50 100-300 MW t 850-200 300 300-500 MW t 1700-400 450 50 200 150 30 500 i więcej MW t 400 Paliwa gazowe Paliwa gazowe ogółem 35 350 5 5 w tym: gaz ziemny 35 100
Na rys. 1 porównano normy dopuszczalnej emisji SO 2 dla źródeł spalających paliwa stałe. mgso2/nm3 norma polska (C) wg IPPT '94 2000 1500 LCPD norma polska (C) wg IEA'95 norma aktualna wg LCPD norma projektowana (LCPD rev ) 1000 LCPD rev 500 C 0 0 100 200 300 400 480 500 600 MWt Rys. 1 Wartości dopuszczalnej emisji SO 2 dla nowych obiektów energetycznych na paliwa stałe wg normy polskiej oraz wg aktualnych i projektowanych norm UE Większość bloków elektrowni systemowych, poczynając od mocy elektrycznej 200 MW e, obowiązana będzie spełniać najbardziej wymagające normy emisji obowiązujące obecnie w krajach EU. Projektowane zmiany dyrektywy LCPD objęłyby najostrzejszą normą również bloki 120 MW e. 4. Propozycje zmian regulacji krajowych Największe problemy w dostosowaniu norm krajowych do wymagań EU stwarzają wymagania ochrony atmosfery przed emisją SO 2 i pyłów, w szczególności z obiektów istniejących. Przyjęty na szczeblu rządowym we wrześniu 1996 r. Program Redukcji Emisji SO 2 w Energetyce Zawodowej [4] przewiduje ustalenie norm emisji SO 2 dla obiektów nowych na poziomie zgodnym z wymaganiami LCPD i II Protokołu Siarkowego. Dla obiektów istniejących Program przewiduje stopniowe zaostrzanie norm dopuszczalnej emisji SO 2 zgodnie z wymaganiami II Protokołu Siarkowego (por. tabl. 3). Tablica 3. Proponowane zmiany norm emisji SO 2 z obiektów istniejących [4] [mg SO 2 /Nm 3 ] Typ paliwa i moc cieplna 1996-1997 1998-2004 2005-2010 2010-2020 Węgiel kamienny 50-100 MW t 100-500 MW t 500 i więcej MW t Olej opałowy obiekty przeznaczone do likwid. pozostałe obiekty 3500 3500 3500 6000 1700 Gaz ziemny (wszystkie obiekty) 35 2300 2300-2000 2000 2000 2000-1000 1000
Projektowane normy dla obiektów na paliwa stałe lub płynne stają się zgodne z wymaganiami Protokołu datowanymi na 1.07.2004 r. dopiero od roku 2010, i to jedynie dla źródeł w najniższym przedziale mocy. Jest to więc propozycja pewnego kompromisu pomiędzy wymaganiami EU a normami i możliwościami krajowymi. 5. Ocena możliwości spełnienia wymagań Unii Europejskiej w Polsce Z przedstawionego przeglądu wynika, że wprowadzenie wymagań EU spowoduje głównie zaostrzenie norm emisji siarkowych. Najbardziej dotkliwe zmiany dotyczyć będą istniejących obiektów węglowych o mocach cieplnych powyżej 500 MW, od których wymaga się w praktyce po 2004 r. zastosowanie mokrego odsiarczania lub kotłów fluidalnych. Dla oceny kosztów dostosowania do wymagań EU w spółce B.S. "EnergSys" (utworzonej przez byłych pracowników rozwiązanego Zakładu Problemów Energetyki IPPT PAN) przeprowadzono obszerne obliczenia modelowe we współpracy z ekspertami Banku Światowego i PSE SA [5]. Wliczono m.in. przewidywane koszty spełnienia wymagań zawartych w dyrektywie LCPD i II Protokole Siarkowym w następujących wariantach: a) zakładającym spełnienie polskich norm emisyjnych (norma grupy B dla obiektów istniejących po roku 1997), b) zakładającym spełnienie zaostrzonych wymagań emisji siarki dla istniejących obiektów energetycznych o mocy cieplnej powyżej 500 MW. Roczne koszty redukcji emisji SO 2 i NO x w obu wariantach wynoszą od ok. 290 mln $ w roku 2000 do ok. 450 mln $ w roku 2010 w pierwszym wariancie oraz odpowiednio 540 740 mln $ - w wariancie drugim. Warto zaznaczyć, że w obydwu wariantach krajowe emisje SO 2 utrzymywane są poniżej wymagań określonych w II Protokole Siarkowym. Wyliczone koszty redukcji emisji stanowią ok. 0,2% PKB w całym okresie dla wariantu "łagodniejszego" i ok. 0,4% dla wariantu ostrzejszych norm emisyjnych. Koszty te dotyczą głównie redukcję emisji SO 2 w sektorze elektroenergetycznym. Należy zadać pytanie: czy stać nas na realizację droższego wariantu spełnienia europejskich norm emisyjnych? Odpowiadając na nie należy wziąć pod uwagę możliwości kraju dotyczące łącznych wydatków na ochronę środowiska oraz uwzględnić również inne potrzeby w tym zakresie. Jeżeli założymy, że: maksymalne możliwości wydatków na ochronę środowiska w Polsce wynoszą 1,5% PKB rocznie (poziom krajów rozwiniętych), wydatki te przeznaczone będą w 40% na ochronę powietrza, w 40% na ochronę wody i w 20% na gospodarkę odpadami (struktura zbliżona do obserwowanej w krajach EU), środki na ochronę powietrza będą w połowie wydane w sektorze elektroenergetycznym, a w połowie poza nim (redukcja emisji w ciepłowniach, kotłowniach lokalnych i przemysłowych oraz z indywidualnych instalacji ogrzewczych), to otrzymujemy 0,3% PKB jaki można przeznaczyć na redukcję emisji w sektorze elektroenergetycznym, z czego ok. 60 70% na redukcję emisji SO 2. Z rachunku tego wynika, że Polska może osiągnąć docelowe poziomy redukcji emisji zgodnie z II Protokołem, jednak nie stać nas na pełne wprowadzenie obiektowych standardów emisji zgodnych z Protokołem.
6. Wnioski końcowe Na podstawie przeprowadzonych analiz i obliczeń można sformułować następujące wnioski: w negocjacjach z Unią Europejską strona polska powinna dążyć do uzgodnienia okresów przejściowych na wprowadzenie w Polsce obiektowych norm emisji zgodnie z II Protokołem Siarkowym dla istniejących dużych obiektów energetycznych, na okres przejściowy można wprowadzić kompromisowe rozwiązania w zakresie standardów emisji, zgodne np. z propozycjami przedstawionymi przez PSE SA, w trybie pilnym należy dokonać uaktualnienia programu redukcji emisji siarkowych w sektorze elektroenergetycznym opierając go w szerszym zakresie w obiektach istniejących na instalacjach suchych i półsuchych, producenci energii, szczególnie elektrownie i elektrociepłownie zawodowe, muszą się jednak liczyć z dalszym zaostrzaniem wymagań ochrony środowiska, szczególnie po roku 2010, w którym planuje się wprowadzić nowe ostrzejsze przepisy europejskie. 7. Bibliografia [1] MOŚZNiL (1995): Prawo ochrony środowiska Wspólnoty Europejskiej. T. 2 Powietrze. MOŚZNiL, Warszawa 1995. [2] UN (1994): Protocol to the 1979 Convention on long-term Transboundary Air Pollution on further Reduction of Sulphur Emissions. United Nations, Geneva 1994. [3] EC (European Commission), (1996) Revision of the Council Directive of 24/11/88 on the limitation of emissions of certain pollutants into the air from large combustion plants: Cost Benefit Analysis of this Revision. Interim report. European Commission DG XI, 1996. [4] PSE (Polskie Sieci Elektroenergetyczne SA) (1995): Program redukcji emisji SO 2 w energetyce zawodowej, cz. I. PSE S.A, Warszawa, grudzień 1995. [5] Jankowski B., Niemyski M., Umer A., Chyrczakowski S., (1997): Poland. Compliance with the European Union Air Pollution Emission Standards. Cost of Alternative Strategies for Reducing Sulphur Emissions. Draft final report. Study prepared for the world Bank. Warsaw, August 1997.