Kogeneracja i jej rola w trosce o czyste powietrze

Jednym z nieoczywistych skutków pandemii koronawirusa jest globalny spadek emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Z danych zaprezentowanych przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO) z powodu epidemii COVID-19, w tym roku możemy spodziewać się redukcji globalnych emisji CO₂ nawet o 6%. Zdaniem ekspertów będzie to najlepszy wynik od końca II wojny światowej, czyli od przeszło 75 lat.

Trudno jednak traktować tę informację jako pozytywną skoro poprawa sytuacji klimatycznej i środowiskowej nastąpi kosztem recesji gospodarczej i światowego kryzysu ekonomicznego. Dotychczasowe działania na rzecz ochrony klimatu zakładają bowiem stopniową redukcję emisji CO₂ przy jednoczesnej transformacji gospodarek i przemysłu, bez zwiększania bezrobocia, czy likwidacji tys. miejsc pracy.

Jak wskazywaliśmy w naszym Raporcie o kogeneracji w ciepłownictwie Unia Europejska zakłada:

• redukcję emisji CO₂ o 40% do 2030 r.
• poprawę efektywności energetycznej o 32,5% do 2030 r.
• zmniejszenie występowania szkodliwego dla zdrowia zjawiska smogu.

Osiągnięcie tych celów nie będzie możliwe bez realizacji transformacji energetycznej całej gospodarki, jak również zmian w funkcjonowaniu przedsiębiorstw sektora elektroenergetycznego i ciepłownictwa. Sytuacje kryzysowe – jak obecna pandemia koronawirusa – nie mogą być traktowane jako wyznacznik redukcji emisji CO₂, gdyż są czasowe i nie przełożą się na długofalowe korzyści zarówno dla środowiska, jak i człowieka. 

Kogeneracja szansą dla środowiska naturalnego

Kogeneracja jest, obok rozwoju OZE, jednym z rozwiązań technologicznych wpisujących się w zaostrzone wymogi środowiskowe (np. politykę klimatyczną UE), w tym unijne normy dotyczące emisji gazów. Wpisuje się w politykę zrównoważonego rozwoju, szczególnie w zakresie ograniczania emisji zanieczyszczeń do powietrza, zużycia wody i zmniejszania ilości odpadów w procesie produkcji energii.

Polskie Towarzystwo Elektrociepłowni Zawodowych wyraźnie podkreśla, że: budowa instalacji kogeneracyjnych to działanie nie tylko z korzyścią dla samych zakładów produkujących prąd i ciepło, ale przede wszystkim dla regionów i społeczności lokalnych. Planowane działania wspierające wychodzenie z kryzysu gospodarek państw Unii Europejskich zakładają finansowanie inwestycji publicznych i dokapitalizowanie przemysłu. Jest to szansa dla sektora elektroenergetycznego i ciepłownictwa na realizację projektów pozwalających na podnoszenie efektywności energetycznej instalacji, ale również spełnianie wysokich norm środowiskowych.

Warto podkreślić, że kogeneracja z roku na rok stanowi coraz istotniejsze narzędzie walki z tzw. niską emisją, wpływając na poprawę jakości powietrza w Polsce, szczególnie na terenach zurbanizowanych. Dlatego tak ważne jest realizowanie kolejnych projektów pozwalających na redukcję emisji w dłuższej perspektywie. 

Aktywność przedsiębiorstw ciepłowniczych 

PGE Energia Ciepła S.A.

PGE Energia Ciepła, spółka Grupy Kapitałowej PGE, stawia przed sobą duże wyzwania i zgodnie ze Strategią Ciepłownictwa Grupy Kapitałowej PGE do roku 2030 zamierza osiągnąć poziom 50-proc. wykorzystania niskoemisyjnych źródeł energii w miksie paliwowym, a także planuje budowę 1000 MW nowych mocy elektrycznych w kogeneracji. Dzięki realizacji tych założeń PGE Energia Ciepła wpisuje się w prośrodowiskowy, ekologiczny trend. Spółka prowadzi obecnie projekty inwestycyjne związane z budową nowych źródeł kogeneracyjnych gazowych, które zabezpieczą ciągłość produkcji oraz dostaw energii i ciepła, a także poprawią jakość powietrza w regionach, w których spółka ma swoje aktywa. Obecnie prowadzone są projekty w Siechnicy, Kielcach, Zgierzu i Bydgoszczy. W fazie przygotowania do realizacji podobnych projektów z wykorzystaniem paliwa gazowego są kolejne lokalizacje: EC Gdynia, EC Gdańsk, EC Kraków oraz EC Rzeszów.

PGE Energia Ciepła intensywnie prowadzi działania prowadzące do zwiększenia przyłączeń nowych klientów do sieci ciepłowniczej. Dzięki nowym przyłączeniom PGE Energia Ciepła aktywnie włącza się w poprawę jakości powietrza w miastach i podnosi komfort życia mieszkańców.

W 2019 r. Spółka odnotowała rekordową liczbę przyłączeń. Do sieci ciepłowniczych uzyskały dostęp budynki o zapotrzebowaniu na moc cieplną 239,9 MWt. To o 60,1 MWt więcej niż spółka zakładała w planie na 2019 r., a także o 43,4 MWt więcej niż w roku 2018. Wielkość nowo zrealizowanych przyłączeń w minionym roku porównać można do przyłączenia do ciepła sieciowego miasta wielkości Gorzowa Wielkopolskiego (125 tys. mieszkańców).

Na rynku pierwotnym PGE Energia Ciepła podłączyła nieruchomości o zapotrzebowaniu na moc cieplną 173,5 MWt (73% wszystkich podłączeń), natomiast na rynku wtórnym, czyli w obiektach, które zamieniły zasilanie w ciepło na miejską sieć ciepłowniczą – 66,4 MWt. Na przykład krakowska elektrociepłownia zrealizowała w 2019 r. rekordową liczbę 217 projektów w zakresie rozwoju rynku ciepła. Przełożyło się to na 75 MW termicznych – czyli tyle ile jest potrzebne, aby  zapewnić komfort cieplny na przykład mieszkańcom Nowego Sącza. Projekty były prowadzone w trzech segmentach rynkowych: ciepła woda bez piecyka, nowi klienci i źródła lokalne.

Inny przykład to Wrocław, gdzie do sieci ciepłowniczej przyłączono 87 nowopowstałych w zasięgu sieci obiektów oraz 43 obiekty ogrzewane dotąd z innych źródeł ciepła, najczęściej wykorzystujących paliwa węglowe, gazowe lub olejowe. Wśród nich były budynki wspólnot mieszkaniowych i gminnych korzystających z programu realizowanego przez Gminę Wrocław „Wrocławskie dotacje do wymiany pieców”, tzw. Programu „KAWKA+”, którym KOGENERACJA S.A. udzieliła finansowego i organizacyjnego wsparcia przy budowie węzłów ciepłowniczych.

Z kolei największą inwestycją 2019 r. w Trójmieście była rozbudowa sieci magistralnej wraz z likwidacją lokalnej kotłowni w dzielnicy Gdańsk Osowa.  Emisja CO₂ została ograniczona o ponad 6 tys. ton rocznie. To tyle, ile zostawia po sobie samochód osobowy po przejechaniu 50 mln km. Od lat przyłączenia do sieci ciepłowniczych w aglomeracji trójmiejskiej utrzymują się na wysokim poziomie. W ciągu ostatnich 5 lat suma wyprodukowanej w elektrociepłowniach PGE EC mocy cieplnej dla nowo podłączonych klientów wyniosła w tym regionie 335 MW. To tak, jakby przez ten czas do sieci ciepłowniczej przyłączyło się 100-tysięczne miasto. W latach 2015-2019 w samej tylko Gdyni zlikwidowano 324 piece węglowe, tym samym zmniejszając emisję CO₂ o 3300 ton i 35 ton pyłów PM2,5 i PM10.

Veolia 

Veolia Energia Łódź współpracuje z Urzędem Miasta Łodzi w projekcie rewitalizacji miasta. Łódzka Veolia produkuje w dwóch elektrociepłowniach ciepło systemowe i energię elektryczną w kogeneracji oraz zarządza siecią ciepłowniczą w mieście. W ramach projektu firma opracowuje koncepcje zasilania poszczególnych obszarów rewitalizowanych, projektuje i buduje sieci ciepłownicze, umożliwiając zasilenie modernizowanych kamienic ciepłem systemowym, ale również prowadzi działania informacyjno-edukacyjne w zakresie ograniczania w mieście niebezpiecznego zjawiska tzw. niskiej emisji. Przyłączenie centrum miasta do ciepła systemowego przyczynia się do poprawy jakości życia mieszkańców Łodzi poprzez ograniczenie emisji szkodliwych dla środowiska, ale także poprawy bezpieczeństwa w gospodarstwach domowych (bezpieczeństwo pożarowe).  Docelowo, do sieci ciepłowniczej powinna być przyłączona cała strefa ścisłego centrum miasta.

W nawiązaniu do wyzwań środowiskowych stawianych przed sektorem energetycznym Veolia rozważa różne warianty produkcji ciepła systemowego i energii elektrycznej dla miasta, dzięki którym z jednej strony będzie możliwe systematyczne ograniczanie spalania węgla w łódzkich elektrociepłowniach (dekarbonizacja łódzkiego systemu ciepłowniczego), a z drugiej osiąganie znaczących ograniczeń emisji CO₂.

W elektrociepłowni EC-4 w Łodzi zrealizowano projekt instalacji biomasowej jako odpowiedź na unijne cele środowiskowe dla branży energetycznej w Polsce. Instalacja pozwala na produkcję zielonej energii elektrycznej i ciepła przy jednoczesnym obniżeniu emisji CO₂. Obecnie ok. 16% ciepła systemowego i 18% energii elektrycznej jest produkowane z tego rodzaju paliwa. Przekłada się to na obniżenie emisji CO₂ o 18%. Dywersyfikacja paliwowa w Veolii Energii Łódź zakłada również w przyszłości zastąpienie węgla gazem, szersze zastosowanie biomasy oraz wdrożenie wykorzystania paliw alternatywnych.

W 2019 r. Veolia Energia Łódź wraz z Aquapark Łódź, Politechniką Łódzką i Instytutem Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk uruchomiła Łódzki Klaster Fala Energii. Zakładanymi korzyściami z powołania Klastra mają być: ograniczenie kosztów energii, rozwiązanie lokalnych problemów związanych między innymi z niską emisją, rozwój nowych źródeł energii takich jak źródła geotermalne, fotowoltaika i źródła kogeneracyjne oraz rozwój energetyki rozproszonej i wzrost świadomości społeczeństwa w zakresie postaw proekologicznych. Pierwszym efektem funkcjonowania Klastra jest list intencyjny podpisany przez Veolię Energię Łódź, Robotniczej Spółdzielni Mieszkaniowej „Bawełna” w Łodzi, Sart sp. z o.o. sp. k. oraz Politechnikę Łódzką, w którym strony deklarują współpracę w zakresie projektów służących poprawie efektywności energetycznej w zasobach mieszkaniowych zarządzanych przez spółdzielnię. Współpraca będzie polegała w szczególności na zaprojektowaniu i wybudowaniu instalacji paneli fotowoltaicznych w celu wytwarzania energii elektrycznej na dachach budynków RSM Bawełna.

Ponadto Veolia Energia Łódź we współpracy z Airly oraz Klientami zainstalowała na terenie miasta 20 czujników jakości powietrza . Dzięki nim mieszkańcy Łodzi mogą szybko i łatwo sprawdzać jakość powietrza. Wyniki pomiarów z poszczególnych czujników znajdują się na stronie www.airly.eu oraz w aplikacjach mobilnych na system Android i iOS. 

Veolia Energia Poznań od wielu lat przyczynia się do ograniczania niskiej emisji w mieście. Swoje działania skupia na podłączaniu do sieci ciepłowniczej, zasilanej z kogeneracyjnego źródła EC Karolin, budynków odpowiedzialnych za niską emisję. Przyłączenie do sieci ciepła systemowego to zmiana ilościowa i jakościowa. Dzięki podłączeniom istniejących budynków do sieci ciepłowniczej w latach 2002-2018 lokalna emisja CO₂ zmniejszyła się o blisko 160 tysięcy ton.

Aktywność poznańskiej Veolii w walce z niską emisją jest możliwa m.in. dzięki udanej współpracy z władzami miastami. Od 4 lat Veolia jest zaangażowana w projekt likwidacji źródeł niskiej emisji – najpierw w ramach programu KAWKA, a obecnie KAWKA BIS. W ramach tego programu mieszkańcy mogą skorzystać z dofinansowania na likwidację swoich palenisk stałych. W latach 2015-2018 do sieci ciepła systemowego zostało przyłączonych ok 50 budynków ze źródłami niskiej emisji.

Poza samym programem KAWKA BIS Veolia Energia Poznań współpracuje z Zarządem Komunalnych Zasobów Lokalowych w Poznaniu sukcesywnie przyłączając budynki z niską emisją. W ostatnich 2 latach przyłączonych zostało ponad 20 budynków, a w ciągu najbliższych kilku lat podłączonych może zostać ponad 50 kolejnych.

W Elektrociepłowni Karolin w latach 2010-2018 zostały wykonane inwestycje w instalacje poprawiające parametry środowiskowe produkcji oraz przebudowano kocioł węglowy na kocioł opalany w 100% paliwem odnawialnym – biomasą. Dzięki nim emisja CO₂ w głównym źródle ciepła i energii dla Poznania spadła o 30%, a w stosunku do roku2010 emisja pyłów jest 6-krotnie niższa, tlenków siarki 7-krotnie, a tlenków azotu ok. 2-krotnie. 

Enea Ciepło w Białymstoku

W latach 2018-2019 Spółka Enea Ciepło sp. z o.o. z powodzeniem realizowała politykę antysmogową poprzez ograniczanie emisji zanieczyszczeń do środowiska w obszarze wytwarzania, przesyłu i dystrybucji ciepła.

W IIQ 2019 r. zakończono modernizację kotła K1 w źródle wytwórczym Ciepłownia Zachód, polegającą na jego konwersji z paliwa węglowego na paliwo gazowe. Dzięki tej modernizacji dla wielkości produkcji z 2019 r. uzyskano ograniczenie emisji CO₂ na poziomie 2 275 Mg, zaś pyłów na poziomie około 0,8 Mg ze względu na spalanie paliwa gazowego względem paliwa węglowego do analogicznej wielkości produkcji.

W ramach polityki antysmogowej w latach 2018-2019 Enea Ciepło sp. z o.o. realizowała działania zmierzające do ograniczenia strat na przesyle ciepła systemowego przy pomocy zwiększenia sprawności pracy węzłów ciepłowniczych. W latach 2018-2019 odnotowaliśmy przyrost własnych sieci w technologii preizolowanej o ponad 23 km. Na koniec 2019 r. ich łączna długość wynosiła 145,3 km, co stanowi ok. 53 % wszystkich sieci znajdujących się w zasobach Enea Ciepło sp. z o.o. W konsekwencji Spółka ograniczyła emisję CO₂ o 1 346,1 Mg, zaś emisję pyłów o ponad 0,2 Mg.

Obok sukcesywnej wymiany sieci z technologii kanałowej na sieci w technologii preizolowanej, w Enea Ciepło sp. z o.o. wciąż postępuje proces modernizacji węzłów ciepłowniczych obejmujący: wymienniki, pompy, układy automatyki i telemetrię, zastąpienie węzłów grupowych węzłami indywidualnymi oraz przyłączanie nowych odbiorców do systemu. Wszystkie powyższe działania optymalizują pracę systemu ciepłowniczego przyczyniając się do redukcji emisji zarówno ze względu na ograniczenia strat ciepłowniczych jak również zużycia energii elektrycznej.

W ostatnich dwóch latach ze względy na działania modernizacyjne na źródłach wytwórczych i sieciach przesyłowych Enea Ciepło sp. z o.o. ograniczyła o 3 621,1 Mg emisję CO₂ oraz emisję pyłów o ponad 1,0 Mg.

Enea Ciepło jako podstawowe źródło wytwórcze energii elektrycznej i ciepła w Białymstoku dużą wagę przywiązuje do spraw ochrony środowiska.  W latach 2019-2020 zmodernizowany został elektrofiltr kotła K 8 w celu spełnienia wymagań określonych w Dyrektywie IED oraz konkluzjach BAT. 

PGNiG Termika

W PGNiG TERMIKA przeprowadzono już szereg proekologicznych inwestycji mających na celu obniżenie szkodliwych emisji oraz poprawę efektywności energetycznej. Stosuje się tu przyjazne dla środowiska naturalnego technologie, efektywnie wykorzystuje paliwa i zasoby naturalne. Stosowanie kogeneracji pozwala na osiągnięcie najwyższej sprawności przetwarzania energii zawartej w paliwie, dzięki czemu zmniejsza się ilość emisji i szkodliwych substancji na wyprodukowaną jednostkę mocy. Przebudowa kotła węglowego na kocioł biomasowy oraz zabudowa akumulatora ciepła stanowią materialne odzwierciedlenie przyświecającej Firmie idei wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w zgodzie ze środowiskiem.

W powyższą ideę wpisuje się również budowa bloku gazowo-parowego na warszawskim Żeraniu, ta sztandarowa inwestycja, jedna z najnowocześniejszych w Polsce oznacza czyste powietrze dla Warszawy i regionu. Blok będzie produkować 1,9 TWh ciepła oraz 3 TWh energii elektrycznej. Odpowiada to rocznemu zużyciu energii elektrycznej przez około 1,2 mln (jeden mln 200 tys.) gospodarstw domowych. Nowy blok gazowo-parowy wraz z kotłownią gazową zastąpią 9 kotłów węglowych w EC Żerań.

PGNiG TERMIKA dzięki proekologicznym inwestycjom, co roku odnotowuje zmniejszenie wpływu elektrociepłowni na jakość powietrza w aglomeracji warszawskiej. Dzięki realizowanym przez PGNiG Termika inwestycjom, od kilku lat stale spada emisja pyłu, dwutlenku siarki i tlenków azotu. W ramach programów inwestycyjnych zrealizowano m.in. modernizacje elektrofiltrów, zainstalowano filtry workowe, zbudowano instalację mokrego odsiarczania spalin (MIOS), półsuchego odsiarczania spalin i katalitycznego odazotowania spalin (SCR).

PGNiG TERMIKA Energetyka Przemysłowa od lat inwestuje w wysokosprawną kogenerację opartą na spalaniu metanu w agregatach prądotwórczych i obecnie jest liderem na rynku polskim w energetycznym wykorzystaniu tego gazu cieplarnianego. Produkuje w trójgeneracji energię elektryczną, ciepło i chłód eliminując dzięki temu szkodliwe oddziaływanie metanu na atmosferę. Rocznie spala prawie 70 mln m³ metanu ograniczając tym samym emisję CO₂ na poziomie około 1 mln ton rocznie.

W 2018 r. Spółka rozpoczęła eksploatację nowego kotła fluidalnego o mocy 81 MWe i 125 MWt. Jest to jedna z najnowocześniejszych w Polce jednostek mająca możliwość spalania czterech różnych paliw: węgla, niskokalorycznego paliwa węglowego (mułów), biomasy jak i gazu z odmetanowania kopalń. Instalacja dostarcza energię elektryczną do krajowego systemu elektroenergetycznego poprzez TGE oraz energię cieplną do pobliskich zakładów przemysłowych i mieszkańców prawie 100-tys. Jastrzębia-Zdroju. Dzięki zastosowanej technologii fluidalnej, a także zabudowanym instalacjom oczyszczania spalin jednostka spełnia wymagane normy emisyjne obecnie obowiązujące, ale również te przyszłe wynikające z wprowadzonych zapisów Konkluzji BAT dla dużych obiektów spalania.

PGNiG TERMIKA Energetyka Rozproszona jako centrum kompetencyjne w obszarze zdecentralizowanych systemów energetycznych przyczynia się w sposób znaczący do ograniczenia emisji w obszarach nie posiadających dostępu do ciepła systemowego. Poprzez budowę i rozbudowę „wyspowych”, rozproszonych systemów ciepłowniczych na obrzeżach Olsztyna i Warszawy Spółka zapewnia dostawy ciepła mieszkańcom, którzy nie mają możliwości przyłączenia się do scentralizowanych systemów ciepłowniczych. Rozwiązania technologiczne stosowane przez Spółkę wypełniają lukę na obszarach nieobjętych planami rozprowadzenia sieci ciepłowniczych.

Ponadto, Spółka rozwija dedykowane systemy kogeneracyjne i trigeneracyjne u odbiorców przemysłowych. Stosowane rozwiązania pozwalają oferować klientom oprócz ciepła także dodatkowe produkty, tj. m.in. energię elektryczną generowaną w bezpośrednim sąsiedztwie miejsc jej odbioru (umożliwia to uniknięcie strat przesyłu) oraz chłód (w postaci wody lodowej), którego produkcja w okresach obniżonego zapotrzebowania na ciepło pozwala utrzymywać pełną moc elektryczną instalacji wytwórczej, zastępując odbiór ciepła odbiorem chłodu. Z uwagi na kompleksowość oferty Spółki, ww. rozwiązania technologiczne uzupełniają usługi z zakresu poprawy efektywności energetycznej oraz ESCO.

Fortum

Dwie nowoczesne elektrociepłownie, rozwój infrastruktury ciepłowniczej, mniej indywidualnych pieców i kotłowni, więcej mieszkańców korzystających z ciepła sieciowego – to z kolei efekty działań Fortum w Polsce. Koncern realizuje globalną strategię, która opiera się na dążeniu do maksymalnej redukcji CO₂ w procesie produkcji energii oraz poprawie jakości powietrza w polskich miastach. W 2018 r. Fortum uruchomiło nową jednostkę produkcyjną w Zabrzu – wysokosprawną i bezpieczną dla środowiska elektrociepłownię, która może być zasilana różnymi paliwami – węglem, RDF, a w przyszłości także biomasą. Instalacja ta zastąpi stare wysłużone kogeneracyjne jednostki węglowe działające do tej pory na terenie Zabrza i Bytomia. Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych technologii emisja szkodliwych pyłów z elektrociepłowni zmniejszy się ponad 11-krotnie, a SO2 ponad 7-krotnie. Elektrociepłownia przyczyni się także do rozwiązania problemu odpowiedniego zagospodarowania odpadów w rejonie funkcjonowania tego źródła energii.

Niecałą dekadę wcześniej firma oddała do użytkowania opalaną węglem i biomasą elektrociepłownię w Częstochowie. Jednostka ta zastąpiła dotychczas funkcjonujące źródła węglowe. Dzięki współspalaniu biomasy przez 9 lat funkcjonowania tej elektrociepłowni w Częstochowie uniknięto emisji ponad 1,3 mln ton CO₂. Znacząco zmniejszono też ilość emisji pyłów, SO2 oraz tlenków azotu.

Dodatkowo Fortum koncentruje działania wokół rozwoju systemów ciepłowniczych i likwidacji niskiej emisji. W 2019 r. firma przeznaczyła ponad 72 mln zł na rozwój sieci ciepłowniczych we Wrocławiu, Częstochowie i Płocku. Do sieci przyłączono 226 nieruchomości.

W ramach specjalnego programu antysmogowego Fortum zaoferowało rozwiązania wspierające przyłączenie do sieci ze szczególnym uwzględnieniem centrum stolicy Dolnego Śląska. Zgodnie z jego założeniami firma przyłącza do sieci każdą kamienicę i budynek posiadające wewnętrzną instalację grzewczą lub instalację w trakcie realizacji w wyznaczonym obszarze śródmieścia Wrocławia. Ponadto w całości pokrywa koszty budowy przyłącza – nie pobiera tzw. opłaty przyłączeniowej, a ewentualne wydatki związane z budową węzła rozkłada mieszkańcom na dogodne raty. Od momentu złożenia wniosku przyłącze powstaje maksymalnie w ciągu 12 miesięcy. Od początku trwania programu do końca 2019 roku do sieci ciepłowniczej przyłączono 77 nieruchomości zlokalizowane w centrum Wrocławia. Według szacunków firmy, dzięki temu udało się zlikwidować ok. 4 tys. pieców. W trakcie niespełna dwóch lat, na terenie Śródmieścia, podpisanych zostało 101 umów przyłączeniowych na łączną moc przekraczającą 16 MW.

Źródło: Polskie Towarzystwo Elektrociepłowni Zawodowych