KONFERENCJA Niska emisji zagrożenia i wyzwania Politechnika Częstochowska Częstochowa, 29 marca 2017 Jak walczyć z niską emisją w praktyce? Aleksander Sobolewski
Zawartość: Wpływ węglowego ogrzewnictwa indywidualnego na stan jakości powietrza Jakoś paliw stałych regulacje formalno-prawne a rzeczywistość Niskoemisyjne paliwa węglowe jako sposób na szybką poprawę stanu jakości powietrza Regulacje w zakresie spalania paliw w kotłach małej mocy Środowiskowy monitoring obywatelski fanaberia gadżeciarzy czy konieczność? Podsumowanie konieczność działań systemowych
Wpływ węglowego ogrzewnictwa indywidualnego na stan jakości powietrza
Ogrzewnictwo indywidualne a niska emisja Teoria Praktyka Zjawisko zidentyfikowane i znane od wielu lat. Opracowane koncepcje działań ograniczających niską emisję (wymiana kotłów i pieców, badania stanu jakości powietrza). Liczne inicjatywy społeczne. Brak zauważalnej poprawy jakości powietrza w ostatnich latach. Cel działań: Opracowanie koncepcji szybkiego sposobu istotnego ograniczenia niskiej emisji w kraju. Propozycja musi być wykonalna technicznie i finansowo.
Podejmowane w ostatnich latach działania są mało skuteczne ponieważ nie uwzględniają istoty problemu: Głównym źródłem niskiej emisji są przestarzałe i źle eksploatowane piece i kotły opalane niskojakościowymi paliwami węglowymi. Bez systemowego wsparcia nie wymienimy wszystkich starych pieców/kotłów węglowych w ciągu najbliższych 10 lat. Proponowane rozwiązania /prawne i systemowe/ muszą uwzględniać stan zamożności oraz świadomość społeczeństwa.
Czynniki determinujące obniżenie niskiej emisji w ogrzewnictwie indywidualnym Synergia czynników determinujących obniżenie niskiej emisji Jakość paliwa Lepsze paliwo - węgiel kwalifikowany / eliminacja mułów - paliwo bezdymne / niskoemisyjne - biomasa / pelety drzewne Lepsze urządzenia do spalania - nowe kotły c.o. automatyczne - modernizacja instalacji Jakość kotła Działania logistyczne Kontrola & edukacja - czujka kominowa i popiołowa - monitoring obywatelski - edukacja dla pracowników gmin i instalatorów - termomodernizacja budynków - edukacja społeczeństwa
Rynek paliw dla ogrzewnictwa indywidualnego w Polsce 11 12 mln t węgla kamiennego (dane Spółek Węglowych) 6 8 mln t biomasy (dane Głównego Urzędu Statystycznego) 0,5 1 mln t węgla brunatnego (dane szacunkowe) 0,5 1 mln t odpadów (dane szacunkowe)
Koszt 1GJ ciepła wyprodukowanego w ogrzewnictwie indywidualnym (2016)
Spalanie paliw węglowych Koks opałowy Błękitny węgiel Węgiel kamienn y
Porównanie emisji ze spalania różnych paliw 3 klasa (125) 5 klasa (60) Kocioł komorowy 20kW
Stężenie pyłu wyniki pomiaru
Rozkład stężeń pyłu PM10 w sezonie grzewczym Scenariusz A (bazowy): Spalanie paliw wg. aktualnej inwentaryzacji Scenariusz B : Wyeliminowanie spalania flotokoncentratów Roszków, Gmina Krzyżanowice Województwo śląskie (2016/17) Izolinie wykreślono na podstawie inwentaryzacji źródeł emisji i wykonanych pomiarów emisyjnych (stan atmosfery pogoda smogowa)
Rozkład stężeń pyłu PM10 w sezonie grzewczym Scenariusz C : Wprowadzenie kotłów automatycznych kl. III Scenariusz D : Wprowadzenie Błękitnego węgla Roszków, Gmina Krzyżanowice Województwo śląskie (2016/17) Izolinie wykreślono na podstawie inwentaryzacji źródeł emisji i wykonanych pomiarów emisyjnych (stan atmosfery pogoda smogowa)
Jakoś paliw stałych regulacje formalnoprawne a rzeczywistość
Paliwa stałe stan prawny : Ustawa z dn. 25.08.2006 o systemie monitorowania i kontroli jakości paliw nie obejmuje paliw stałych. Ustawa z dn. 14.10.2014 o zmianie ustawy o systemie monitorowania i kontroli jakości paliw oraz niektórych innych ustaw wprowadzono do ustawy zapisy dotyczące paliw stałych. Zdefiniowano paliwa stałe Wskazano, iż wymagania jakościowe dla paliw stałych oraz metody poboru i analiz zostaną wprowadzone na drodze rozporządzeń Ministra Gospodarki Aktualnie trwają prace nad nowelizacja zapisów ustawy. Proponowane rozwiązania musza stanowić kompromis pomiędzy: oczekiwaniami społecznymi, względami środowiskowymi realiami gospodarczymi kraju.
Paliwa stałe stan prawny : Zgodnie z ustawą z dn. 14.10.2014 (Dz.U.2014 poz.1395) o zmianie ustawy o systemie monitorowania i kontroli jakości paliw oraz niektórych innych ustaw PALIWO STAŁE TO: Węgiel kamienny, Brykiety zawierające co najmniej 90% węgla kamiennego, Pelety zawierające co najmniej 90% węgla kamiennego, Muły węglowe, Flotokoncentraty, Paliwa stałe otrzymywane w procesie obróbki termicznej węgla kamiennego w temperaturze powyżej 450 C.
Paliwa stałe stan prawny : ŚWIADECTWO JAKOŚCI PARTII PALIWA Każdy towar wprowadzany do obrotu rynkowego winien posiadać zdefiniowane właściwości użytkowe Wymóg konieczny dla kształtowania prawidłowej relacji producent klient Dotyczy to również paliw stałych (one nie mogą stanowić wyjątku!)
Paliwa stałe stan prawny : Wymagania jakościowe dla stałych paliw kopalnych w sortymentach średnich (groszki) oraz brykietów i peletów - PRZYKŁAD Parametry Wartość Symbol Jednostka kwalifikacyjne minimalna maksymalna Zawartość popiołu A d % - 10 Zawartość części lotnych V d % - - Zawartość siarki S T,d % - 0,6 Wartość opałowa Q p,net,d MJ/kg 24 - Wskaźnik wolnego wydymania FSI - - 4 Uziarnienie - mm 5 31,50 Zawartość podziarna - % - 10
Niskoemisyjne paliwa węglowe jako sposób na szybką poprawę stanu jakości powietrza
Idea uszlachetniania paliwa węgiel Wytwarzanie paliwa energia użytkowa
Produkt programu GEKON Błękitny węgiel = Bluecoal węgiel kamienny Cechy paliwa bezdymnego: - Łatwy zapłon - Dobre, stabilne spalanie - Bezproblemowy odbiór popiołu - Niska emisja CENA!!! paliwo bezdymne Parametr Symb. Jedn. węgiel kamienny Błękitny węgiel analiza techniczna popiół A r % 5 15 <10% części lotne V daf % 31 34 4 8 siarka całkowita S r t % 0,6 1,2 <0,4 wartość opałowa Q r i MJ/kg 19 25 28 max. zawartość podziarna < 0,1mm - % 25 5 zapach - - bezwonne bezwonne
Bluecoal zakres prac w ramach projektu GEKON 2013-2014 2014-2015 2015-2016 BADANIA PÓŁTECHNICZNE W IChPW WSTĘPNY PROGRAM PILOTAŻOWY PROGRAM PILOTAŻOWY ~1 tona 12 ton 2000 ton
Program pilotażowy 2015/16 Lokalizacje testy pilotażowe Lokalizacja Ilość paliwa, Mg Uczestnicy Ankiety (ilość) 2000 ton paliwa! Roszków 200 80 68 Jedlina-Zdrój 600 Kraków 400 790 714 200 120 JEDLINA-ZDRÓJ ROSZKÓW ZABRZE KRAKÓW Zabrze 500 Żywiec 300 327 172 340 254 ŻYWIEC
Roszków gmina Krzyżanowice Spalanie tradycyjnych paliw stałych głównie flotokoncentratu Średnia krotność redukcji emitowanych zanieczyszczeń Spalanie Błękitnego węgla 80 uczestników programu pył TOC Σ16 WWA wg EPA B(a)P SO2 - redukcja 20 razy - redukcja 20 razy - redukcja 50 razy - redukcja 35 razy - redukcja 2 razy
Regulacje w zakresie spalania paliw w kotłach małej mocy
Infrastruktura grzewcza w Polsce - stan obecny 75% 20% 5% kocioł z automatycznym ciągłym podawaniem paliwa silnik sterowany elektronicznie kotły sterowane automatycznie (retortowe, kotły rusztowe i inne) kotły szybowe (rozpalane od góry) kotły komorowe z ręcznym zasypem paliwa kocioł z ręcznym okresowym podawaniem paliwa silnik bez elektroniki
powietrze powietrze paliwo Teoria procesu spalania czyli skąd bierze się problem Schemat procesu spalania paliwa złoże paliwa złoże paliwa spalanie przeciwprądowe spalanie współprądowe - niekontrolowane warunki spalania - DUŻA EMISJA - kontrolowane warunki spalania - MAŁA EMISJA
Regulacje prawne w zakresie kotłów małej mocy Norma PN-EN 303-5:2012 Kotły grzewcze Część 5: Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kw Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie
Sprawozdawczość - wymagania URZĘDÓW Typ kotła
Rzeczywistość kotły retortowe
Rzeczywistość kotły podsuwowe
Rzeczywistość kotły peletowe +
Branża kotlarska w Polsce W całości prywatna, producenci różnej wielkości Zużywa więcej stali niż krajowy przemysł motoryzacyjny Produkcja kotłów na poziomie 200 000 szt. rocznie Oferuje pozaklasowe kotły komorowe z zasypem ręcznym Oferuje kotły węglowe i biomasowe 5 klasy Najlepsze konstrukcje spełniają wymagania EcoDesign Cena kotła 3 klasy 6000 zł, cena kotła 5 klasy 9000 zł
Porównanie kryteriów normy PN-EN 303-5:2012 i Dyrektywy Ecodesign Graniczne wartości emisji zanieczyszczeń wg PN-EN 303-5:2012 Automatyczny Kopalne 50 3000 1000 500 100 30 20 125 > 50 150 2500 80 125 > 150 500 1200 80 125 60 40 Graniczne wartości emisji zanieczyszczeń wg Dyrektywy "Ecodesign" Sposób zasilania paliwem Ręczny Automatyczny Rodzaj paliwa Nominalna moc cieplna kw Graniczne wartości emisji zanieczyszczeń (emisja sezonowa) (mg/m 3 przy 10 % O 2 ) OGC CO Pył NO (LZO) x Biogeniczne 200 500 700 30 60 Kopalne 350 Biogeniczne 200 500 500 20 40 Kopalne 350 Emisja sezonowa E s (CO, OGC, pył, NO x ) E s,p - emisja przy obciążeniu częściowym E s,n - emisja przy obciążeniu nominalnym
Projekt rozporządzenia Ministra Rozwoju (2016)
Środowiskowy monitoring obywatelski fanaberia gadżeciarzy czy konieczność?
Monitoring stanu jakości powietrza aktualna sytuacja w Polsce Monitoring jakości powietrza w Polsce prowadzony jest w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska (PMŚ). Jest zgodny z Dyrektywą 2008/50/WE oraz RMŚ z dn. 13 września 2012 w/s dokonywania oceny poziomów substancji w powietrzu. Stacje monitoringu w woj. śląskim: 28 stacji, w tym: 18 automatycznych 21 manualnych 4 pasywne Stacje monitoringu w miastach: Częstochowa 3 Katowice 2 Bielsko-Biała 2 Zabrze i pozostałe miasta 1 Stacje działają na rzecz państwa gromadzą dane dla procesu raportowania
Monitoring stanu jakości powietrza w dobie społeczeństwa informatycznego!! Problemy: stacja WIOŚ jest zbyt daleko od mojego domu / tutaj chodzę na spacery z dzieckiem, jeżdżę na rowerze i biegam nie wierzę w dane ze stacji państwowych Propozycja : system softwarowo musi być otwarty mogę dołączyć moją indywidualną stację do systemu System jest darmowy korzystam z danych i udostępniam własne dane dane odczytuję na własnej komórce
Monitoring obywatelski przykłady ze świata West Oakland Environmental Indicators Project, Kalifornia, USA Monitoring stężeń frakcji PM w mieście i projekt indywidualnego monitora PM.
Monitoring obywatelski przykłady ze świata Mapping for Change, Londyn, Wielka Brytania Monitoring stężeń PM i NO 2 w mieście Rurka dyfuzyjna z siatką pokrytą trietyloaminą do poboru próbek NO 2. Miernik PM2,5
Monitoring obywatelski przykłady ze świata CitySense, UE (wybrane miasta) Monitoring stężeń gazów lekkich (CO/NO, NO 2, O 3 )
Monitoring obywatelski System MiniBox MiniBox Niskokosztowe mierniki zanieczyszczeń powietrza Software System otwarty udostępniany darmowo System MiniBox Połączone w sieć mierniki MiniBox w każdej gminie Informacja dla społeczeństwa
Monitoring obywatelski System MiniBox Rzeczywiste dane pomiarowe w miejsce modelowania numerycznego Wyniki pomiaru updatowane co 1 minutę Mierzymy: temp, ciśnienie, wilgotność, PM10; PM2,5; PM 1,0; NOx, SO 2, O 3, benzen, BaP Prognozowanie stanu jakości powietrza na 24 h Indywidualne profile zdrowotne Koszt stacji monitoringu WIOŚ ok. 500 000 zł vs. koszt MiniBox ok. 2000 zł
Działania systemowe Podsumowanie
Działania systemowe : planowanie monitorowanie efektów
Działania systemowe : planowanie monitorowanie efektów Nie ograniczymy niskiej emisji w Polsce działaniami doraźnymi i okazjonalnymi. Nasze zapóźnienie cywilizacyjne w tym zakresie jest zbyt duże. Z pewnością będzie to proces wieloletni i kosztowny.
Działania systemowe : planowanie monitorowanie efektów hierarchizacja działań Polecam lekturę: Raport NIK Eliminacja niskiej emisji z kotłowni przydomowych i gminnych w województwie śląskim nr ewid. 191/2016/P/16/065/LKA / styczeń 2017 : analiza kosztów i efektów działań
Działania systemowe - finansowanie : Porównanie kosztów ograniczenia emisji 1 tony pyłu PM10 wg. różnych rozwiązań technologicznych : Dane wg. Raportu NIK pt.: Eliminacja niskiej emisji z kotłowni przydomowych i gminnych w województwie śląskim, styczeń 2017. Kolektory słoneczne i pompy ciepła 3,981 mln zł Termomodernizacja (bez wymiany kotła) 2,759 mln zł Wymiana kotła (węglowy lub biomasowy) 0,196-0,347 mln zł Wymiana kotła (gazowy / olejowy) 0,133-0,216 mln zł Wymiana kotła (elektryczny) 0,102 mln zł Przyłączenie do sieci ciepłowniczej 0,245 mln zł ------------------------------------------------------------------------------------------- Zastosowanie Błękitnego węgla 0,035 mln zł
STAN OBECNY Rozwiązanie 10-cio letnie? PRZYSZŁOŚĆ Pył = 0% SO 2 = 0% B(a)P = 0% Pył = 100% SO 2 = 100% B(a)P = 100% Paliwo - 31 500 zł Instalacja 17 000 zł Dopłata: 26 000 zł Pył = 30% SO 2 = 90% B(a)P = 30% Paliwo - 22 500 zł Instalacja 17 000 zł Dopłata: 17 000 zł Paliwo 35 000 zł Instalacja 20 000 zł Dopłata: 32 500 zł Pył = 30% SO 2 = 0% B(a)P = 30% Koszt 10-letniej eksploatacji istniejących pieców / piecokuchni itp. 22 500 zł - paliwo Paliwo 35 500 zł Instalacja 0 zł Dopłata: 13 000 zł Pył = 20% SO 2 = 50% B(a)P = 15%
Podsumowanie : Wytwarzanie ciepła z węgla nie musi prowadzić do degradacji atmosfery!! ------------------------------------------------------------------------------------- węgiel : tylko kwalifikowany i stosowany wyłącznie w kotłach automatycznych paliwo niskoemisyjne : rozwiązanie przejściowe dedykowane dla starej infrastruktury grzewczej
Podsumowanie : Tylko działania systemowe będą skuteczne w walce z niską emisją!! ------------------------------------------------------------------------------------- Rozwiązanie perspektywiczne : ciepło systemowe i gaz Eliminacja mułów węglowych z ogrzewnictwa komunalnego Powszechna kontrola jakości węgla / rozwiązania ustawowe Wymiana starych kotłów na urządzenia automatyczne Wdrożenie węglowych paliw niskoemisyjnych Ograniczenie procederu spalania odpadów w paleniskach domowych
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ INSTYTUT CHEMICZNEJ PRZERÓBKI WĘGLA ul. Zamkowa 1; 41-803 Zabrze Telefon: 32 271 00 41 Fax: 32 271 08 09 E-mail: office@ichpw.pl Internet: www.ichpw.pl NIP: 648-000-87-65 Regon: 000025945