Mamy dostępne paliwa stałe o wysokiej jakości, mamy także mocną branżę producentów kotłów na paliwa stałe posiadającą możliwości dostarczenia na rynek urządzeń grzewczych spełniających wymagania najwyższych klas wg normy PN EN 303-5:2012. W tej sytuacji wprowadzenie ustawy „antysmogowej” winno być szansą dla rozwoju ww. branż.

Wykorzystaniu paliw stałych, zwłaszcza węgla produkcji energii, zwłaszcza ciepła przypisuje się negatywne obciążenie dla środowiska. Należy jednak podkreślić, że to negatywne oddziaływanie można zdecydowanie zminimalizować poprzez zastosowanie odpowiednich technologii spalania oraz poprzez poprawę jakości spalanego paliwa.

Jak wiadomo, polska branża produkująca kotły małej mocy, zasilane paliwami stałymi, wyspecjalizowała się w kotłach opalanych węglem, które eksportuje także do wielu krajów UE oraz Europy Wschodniej. Roczna jej produkcja urządzeń grzewczych na paliwa stałe sięga 180 tys. sztuk. Posiada także znaczący udział w rynku kotłów opalanych stałymi biopaliwami.

Wśród oferowanych kotłów opalanych zarówno węglem, jak i stałymi biopaliwami (w tym peletami) nasi krajowi producenci posiadają kotły spełniające najwyższe wymagania normy PN EN 303-5:2012, czyli klasy 5, dotyczące granicznej wartości emisji zanieczyszczeń (CO, OGC, pyłu – TSP) oraz sprawności energetycznej.

Niestety brak krajowych wymagań dotyczących jakości energetyczno-emisyjnej kotłów wprowadzanych na krajowy rynek, jak i brak zunifikowanego systemu wsparcia finansowego w ramach realizowanych programów ograniczania niskiej emisji powodują, że w dalszym ciągu do eksploatacji wprowadzane są kotły tradycyjnej konstrukcji, ręcznie zasilane paliwem, tzw. wielopaliwowe o nie najwyższej jakości (rys. na górze strony).

Tym samym innowacyjne rozwiązania, które wprowadzają producenci urządzeń grzewczych w swoich rozwiązaniach konstrukcyjnych, nie znajdują nabywców. Wiadomo bowiem, że zaawansowana technika niestety kosztuje. Jeżeli jednak weźmiemy pod uwagę wyższą sprawność energetyczną niskoemisyjnych kotłów eksploatowanych z zastosowaniem kwalifikowanych paliw węglowych, to roczny koszt ogrzewania takiej samej powierzchni mieszkalnej jest niższy w porównaniu do ogrzewania z użyciem tradycyjnych kotłów (tabela).

W tej sytuacji koszt inwestycyjny niskoemisyjnego kotła zwróci się w ciągu 2-3 lat, a w następnym okresie eksploatacji nowoczesnej instalacji kotłowej będziemy mieć do czynienia z niższym rocznym kosztem ponoszonym na ogrzewanie określonej powierzchni użytkowej.

Nie należy także zapominać o najważniejszym pozytywnym efekcie wymiany tradycyjnych, przestarzałych konstrukcji kotłowych na nowoczesne niskoemisyjne zautomatyzowane kotły, uniemożliwiające spalanie odpadów komunalnych, śmieci.

Wykonane oszacowanie wymiany wszystkich urządzeń grzewczych opalanych paliwami stałymi – węglem i biomasą drzewną – na kotły typu BAT (40% kotłów automatycznie, 60% kotłów ręcznie zasilanych paliwem), spełniające wymagania ekoprojektu Rozporządzenia KE 2015/1189 dla kotłów na paliwa stałe, w odniesieniu do ilości zużytych paliw stałych w indywidualnych gospodarstwach domowych w roku 2012, potwierdzają olbrzymie możliwości redukcji emisji zanieczyszczeń oraz CO2 [2] – (rys. 2).

Stopień redukcji emisji zanieczyszczeń po wymianie aktualnie eksploatowanych urządzeń grzewczych na paliwa stałe na kotły spełniające wymagania Rozporządzenia KE 2015/1189 dla kotłów na paliwa stałe

Rys. 2. Stopień redukcji emisji zanieczyszczeń po wymianie aktualnie eksploatowanych urządzeń grzewczych na paliwa stałe na kotły spełniające wymagania Rozporządzenia KE 2015/1189 dla kotłów na paliwa stałe [2].

Redukcja emisji CO, OGC i pyłu w przeliczeniu na jednostkę wytworzonego ciepła przekracza 90%, a CO2 30-40%, co jednoznacznie przekłada się na poprawę jakości powietrza oraz ochronę zdrowia społeczeństwa.

Tylko paliwa wysokiej jakości

Z podobną sytuacją mamy do czynienia w przypadku rynku paliw węglowych. Polskie przedsiębiorstwa produkują, obok standardowych sortymentów (kostka, orzech, groszek), kwalifikowane sortymenty węglowe. W latach 80. wprowadzono normę PN-82/G-97001, w której określono przeznaczenie sortymentów węglowych w zależności od uziarnienia, oraz normę PN-82/G-97003 – Węgiel do celów energetycznych.

Wprowadzona od 2004 roku dobrowolność stosowania ww. norm spowodowała pojawienie się na rynku paliw dla sektora komunalno-bytowego produktów ubocznych mechanicznej przeróbki węgla o uziarnieniu poniżej 1 mm, mułów i flotokoncentratów. Z uwagi na właściwości fizykochemiczne – wysoką zawartość popiołu, wilgoci i małą wielkość ziarna (poniżej 1 mm) oraz niską wartość opałową – ich spalanie w tradycyjnych kotłach o przestarzałej konstrukcji oraz piecach powoduje wzrost już i tak wysokiej emisji zanieczyszczeń oraz spadek sprawności energetycznej. Konieczne jest ich wycofanie z tego powodu z rynku.

Potocznie przyjęła się taka opinia, że ogrzewanie z wykorzystaniem tych „paliw” jest tańsze z uwagi na ich 3-5-krotnie niższą cenę w porównaniu do paliw sortymentowych. Jeżeli jednak weźmiemy pod uwagę średnią energetyczną sprawność sezonową eksploatowanych pieców, kotłów o przestarzałej konstrukcji zasilanych paliwami sortymentowymi (orzech, kostka, groszek) na poziomie 55%, a z dodatkiem mułów i flotokoncentratów na poziomie 30-35%, to rachunek ciągniony kosztów ogrzewania już nie wygląda tak korzystnie.

Koszt wytworzenia jednostki ciepła użytkowego z tych paliw jest generalnie wyższy niż z węgla sortymentowego (orzech, groszek) odpowiedniego do stosowania w urządzeniach grzewczych ręcznie zasilanych paliwem (rys. 3) [3].

Koszt wytworzenia jednostki ciepła użytkowego z różnych paliw węglowych w kotłach małej mocy

Rys. 3. Koszt wytworzenia jednostki ciepła użytkowego z różnych paliw węglowych w kotłach małej mocy, [zł]: A – tradycyjne kotły ręcznie zasilane paliwem, B – niskoemisyjne kotły automatycznie zasilane paliwem typu BAT [3].

Zastosowanie nowych rozwiązań technologicznych spalania węgla w kotłach małej mocy przyczynia się do wzrostu średniej sezonowej sprawności cieplnej kotłów zasilanych ręcznie do 75%, a kotłów automatycznie zasilanych w paliwo do 77% (zgodnie z Rozporządzeniem KE 2015/1189). Dlatego też najniższe koszty wytworzenia jednostki ciepła użytkowego z paliw węglowych uzyskuje się, stosując odpowiednie urządzenia grzewcze/kotły dla danego typu paliwa, o najwyższych parametrach procesu spalania i technice spalania typu BAT (rys. 3, tabela).

Roczne koszty ogrzewania domu 200 m2

Bez mułu

Zakaz stosowania mułów, flotokoncentratów przyczyni się zdecydowanie do ograniczenia emisji CO, OGC, pyłu, a także benzo(a)pirenu i innych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych kancerogennych i toksycznych dla zdrowia człowieka. W 2012 roku na rynku, według danych WIOŚ w Katowicach, 788 308 ton mułów trafiło do indywidualnych gospodarstw oraz małych firm i warsztatów, [4].

Oszacowany wzrost emisji z tytułu wykorzystania 400 tys. ton w indywidualnych gospodarstwach domowych na obszarze województwa śląskiego spowodował ponad 2-krotny wzrost emisji pyłu całkowitego i ponad 3-krotny wzrost emisji benzo(a)pirenu w porównaniu do emisji wyznaczonej ze spalenia sortymentowego węgla, z wykorzystaniem wskaźników emisji przyjętych przez IOŚ KOBIZE w Warszawie do celów corocznej krajowej inwentaryzacji emisji [4] – (rys. 4).

Roczna emisja benzo(a)pirenu ze spalania węgla w lokalnych źródłach małej mocy w województwie śląskim (tys. kg): A - 2 mln ton węgla sortymentowego; B - 2,4 mln ton paliwa sortymentowego; C - 2,4 mln ton paliwa węglowego, z uwzględnieniem współspalania 0,4 mln ton mułów; D - ze spalenia 1,2 mln ton kwalifikowanych sortymentów węgla w nowoczesnych kotłach komorowych i 1,2 mln ton węgla w nowoczesnych kotłach automatycznych; E - ze spalenia 2,4 mln ton węgla w nowoczesnych automatycznych kotłach; F - z zastąpienia energii zawartej w 2,4 mln ton węgla olejem opałowym

Rys. 4. Roczna emisja benzo(a)pirenu ze spalania węgla w lokalnych źródłach małej mocy w województwie śląskim (tys. kg): A – 2 mln ton węgla sortymentowego; B – 2,4 mln ton paliwa sortymentowego; C – 2,4 mln ton paliwa węglowego, z uwzględnieniem współspalania 0,4 mln ton mułów; D – ze spalenia 1,2 mln ton kwalifikowanych sortymentów węgla w nowoczesnych kotłach komorowych i 1,2 mln ton węgla w nowoczesnych kotłach automatycznych; E – ze spalenia 2,4 mln ton węgla w nowoczesnych automatycznych kotłach; F – z zastąpienia energii zawartej w 2,4 mln ton węgla olejem opałowym.

Jak wynika z oszacowania zaprezentowanego na rys. 4, spalenie połowy ilości paliwa w formie kwalifikowanych sortymentów węglowych w nowoczesnych kotłach z ręcznym, okresowym zasilaniem paliwem , a połowy w kotłach z automatycznym, ciągłym zasilaniem paliwem zmniejszy ilość emitowanego benzo(a)pirenu o 30% w stosunku do aktualnego ładunku, odpowiednio pozycja D i A.

Należy jednak podkreślić, że w rzeczywistości stopień redukcji sięgnie około 70%, z uwagi na mniejsze o ponad 30% zużycie paliwa na ogrzanie tej samej powierzchni mieszkalnej. Jak bowiem wiadomo sprawność energetyczna nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych kotłów opalanych paliwami stałymi jest wyższa o ponad 30% w porównaniu do tradycyjnych konstrukcji. Natomiast zastosowanie automatycznych kotłów opalanych kwalifikowanymi paliwami węglowymi ograniczy emisję o ponad 70%, podczas gdy zainstalowanie kotłów olejowych w miejsce węglowych ten stopień redukcji zwiększyłoby tylko o 10 punktów procentowych do poziomu około 80% (odpowiednio pozycja C, E i A) [4].

Wycofanie z rynku paliw mułów (paliw pozasortymentowych) jest koniecznością z uwagi na zagrożenie dla zdrowia człowieka. Wykorzystanie art. 96 ustawy POŚ w tym zakresie jest więc zasadne. Nie powinno ono jednak być wprowadzone uchwałą podejmowaną przez każde z województw w kraju, ale powinno znaleźć swoje miejsce w akcie legislacyjnym ogólnokrajowym.

Podsumowanie

Mamy dostępne paliwa stałe o wysokiej jakości, mamy także mocną branżę producentów kotłów na paliwa stałe, posiadającą możliwości dostarczenia na rynek urządzeń grzewczych spełniających wymagania najwyższych klas wg normy PN EN 303-5:2012. W tej sytuacji wprowadzenie ustawy „antysmogowej” winno być szansą dla rozwoju ww. branż z jednoczesnym zapewnieniem trwałej poprawy jakości powietrza i docelowego spełnienia wymagań dyrektywy CAFE i tym samym wyeliminowania zagrożenia dla zdrowia społeczeństwa wynikającego ze stosowania paliw stałych w sektorze komunalnym.

Na ogrzewanie indywidualnych gospodarstw domowych zużywamy rocznie od 11 do 12 mln ton węgla opałowego oraz 7-8 mln ton drewna, w zależności od długości okresu grzewczego, co stanowi równowartość około 14 miliardów m3 gazu ziemnego. Nie jest możliwe zastąpienie paliw stałych tym czystym paliwem, ponieważ nie posiadamy własnych zasobów w takiej ilości i nie ma takiej potrzeby. Należy w tym miejscu zauważyć, że gaz ziemny – podobnie jak olej opałowy (produkt przetwarzania ropy naftowej) i węgiel – to paliwa kopalne. A paliwem odnawialnym jest biomasa drzewna, o dużym potencjale surowcowym w naszym kraju.

Dlatego też, mając na uwadze bezpieczeństwo energetyczne, ochronę środowiska i zdrowia, rozwój gospodarki oraz rynek pracy, konieczne jest odpowiednie wykorzystywanie art. 96 ustawy POŚ przez jednostki samorządowe. Konieczne i niezmiernie pilne jest wprowadzenie ogólnokrajowych uregulowań prawnych w odniesieniu do instalacji spalania małej mocy w sektorze komunalno-bytowym, obligatoryjnych dla całego kraju jako narzędzia realizacji artykułu 96 ustawy POŚ, których niezbędność została zapisana Krajowym Programie Poprawy Jakości Powietrza, ogłoszonym przez Ministra Środowiska we wrześniu ubiegłego roku. [5].

dr inż. Krystyna Kubica

Literatura:

[1] Z. Łukaszczyk, L. Kurczabiński; Katowickie Targi Górnictwa, Hutnictwa i Chemii, sierpień 2015.

[2] K. Kubica, L. Kurczabiński, Koszt pozyskania energii użytkowej z węgla kamiennego w instalacjach małej mocy w sektorze mieszkalnictwa, informacja dla MŚ, wrzesień 2015.

[3] R. Kubica, K. Kubica, Oszacowanie trendu wskaźników emisji TSP oraz PM10 i PM2.5 ze spalania paliw stałych w sektorach mieszkalnictwa i usług w latach 2000-2013, Raport PIE dla IOŚ PIB Katowice, 15 grudzień 2014 r.

[4] K. Kubica, Spalanie mułów węglowych w źródłach małej mocy poważnym zagrożeniem dla zdrowia ludzi i środowiska. Koniecznie wycofać, „Ekologia“ 1/2013 s. 13-14.

[5] Krajowy Program Ochrony Powietrza, MŚ Warszawa 2015.

Rys. 1. Struktura sprzedaży kotłów opalanych paliwami stałymi w 2013 roku, [4].

 

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij