Pompy ciepła | Oświetlenie LED, żarówki LED | Kolektory słoneczne | Certyfikat energetyczny | Podłogówka

Energia elektryczna i cieplna ze współspalania. Biblia zielonych producentów... Rozmowa z dr. inż. Markiem Sciążko, dyrektorem Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu.

Tu jest miejsce na reklamę. Zobacz cennik

- Opracowanie wiarygodnego systemu rozliczania energii elektrycznej uzyskiwanej w wyniku współspalania węgla kamiennego z biomasą jest kluczem do prawidłowego funkcjonowania rynku energii odnawialnej w Polsce. Obecnie brak jest spójnych i szczelnych procedur kontroli ilości energii uzyskiwanej w procesie współspalania, co może rodzić podejrzenia dotyczące nieuzasadnionego zakwalifikowania energii konwencjonalnej do energii odnawialnej. Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla podjął się opracowania propozycji standardów rozliczania energii wytwarzanej w procesach energetycznego przetwarzania odnawialnych zasobów energii. Kto zlecił Instytutowi te prace? Jakie jest ich znaczenie?

- Opracowanie procedur i sposobów rozliczania energii elektrycznej i cieplnej wyprodukowanej ze źródeł odnawialnych wynika z potrzeb producentów energii i jest obowiązkiem ustawodawcy. Wiąże się to z koniecznością zwiększenia udziału energii elektrycznej pochodzącej z odnawialnych źródeł w zużyciu energii pierwotnej w Polsce do 7,5 proc. w 2010 r. Ten udział jest możliwy do osiągnięcia jedynie przy założeniu, że energia elektryczna powstająca we współspalaniu biomasy i paliw konwencjonalnych będzie zaliczana do energii odnawialnej. Prace nad stworzeniem systemu bilansowania i certyfikacji instalacji wytwarzających energię ze źródeł odnawialnych zostały nam zlecone przez Towarzystwo Gospodarcze Polskie Elektrownie (TGPE) w drodze przetargu i były finansowane prze TGPE, czyli producentów energii. Wytwórcom zależy na tym, by uczestniczyć w procesie powstawania nowych regulacji, ponieważ zdarza się, iż skutkiem wprowadzania nowego prawa jest zakłócenie cyklów eksploatacyjnych elektrowni czy też wzrost kosztów wytwarzania. Stąd te procedury powstawały w ścisłej z nimi konsultacji. Towarzystwo chciało w ten sposób wspomóc działania Ministerstwa Gospodarki i Pracy, które do końca roku winno zmodyfikować istniejące rozporządzenie dotyczące obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła z odnawialnych źródeł energii. To rozporządzenie z 30 maja 2003 r. nakazywało zakupić energię ze źródeł odnawialnych, natomiast nie wskazywało sposobu rozliczania tej energii. A w przypadku, gdy w jednostce wytwórczej oprócz paliw odnawialnych wykorzystuje się również konwencjonalne nośniki energii, np. węgiel, jednostka taka nie jest w całości odnawialnym źródłem energii. Stanowi ona odnawialne źródło jedynie w części odpowiadającej udziałowi energii chemicznej paliwa odnawialnego w całkowitym zużyciu energii chemicznej w jednostce. Konsekwencją tego jest konieczność ustalenia ilości energii wyprodukowanej przez wytwórcę w oparciu o biomasę i w oparciu o węgiel. Efektem naszej pracy są przewodniki metodyczne: "Propozycje procedur rozliczania energii ze źródeł odnawialnych" oraz "Propozycje procedury uwierzytelniania-certyfikowania instalacji do rozliczeń handlowych energii ze źródeł odnawialnych". Wytyczne z tych dokumentów zostały wykorzystane przez MGiP do opracowania projektu nowego rozporządzenia (z września br.) w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii. Szczegółowo omówiono w nim podstawowe wymogi dotyczące pomiarów, rejestracji i sposobu obliczania ilości wytwarzanej energii w przypadku współspalania. Obecnie ten projekt jest konsultowany m.in. z URE i samorządem gospodarczym branży energetycznej. Sprawdza się ponadto formalno-prawną zgodność projektu rozporządzenia z Traktatem Akcesyjnym oraz odpowiednimi dyrektywami UE.

- Nie istnieją normy dotyczące metod badań cech biomasy zarówno w normalizacji europejskiej (CEN), jak i światowej (ISO). Do czego więc odnosili się Państwo przygotowując polskie procedury dla wytwórców stosujących technologię współspalania?

- Prace nad jednolitymi normami europejskimi trwają. Prowadzi je Europejski Komitet Techniczny CEN/TC 335 działający w obszarze "Solid Biofuels". Niestety z uwagi na słabą współpracę z przedstawicielami energetyki i, jak sądzę, zbyt dużą liczbę zespołów badawczych zaangażowanych do pracy, nie należy oczekiwać szybkiego załatwienia sprawy. Przy naszym Instytucie działa odpowiednik – Komitet Techniczny nr 144 Polskiego Komitetu Normalizacyjnego do Paliw Stałych, dlatego chociaż nie uczestniczymy w pracach TC 335, to jesteśmy z nim w stałym kontakcie. Członkowie Komitetu CEN konsultują także z nami poszczególne zagadnienia. W krajach UE stosowane są procedury opracowane dla danej instalacji czy dla danej grupy użytkowników, bądź też istnieją procedury krajowe. A zatem sytuacja jest podobna do tej, jaka jest obecnie w Polsce. Wyjątkowość polskich procedur polega na tym, iż po raz pierwszy wszystkie one zostały ujednolicone, podczas gdy w Europie niemal każda z nich pochodzi od innego oferenta. Nasze procedury są spójne wewnętrznie, zostały zweryfikowane metodami statystycznymi, co oznacza, że wszyscy stosujący winni uzyskać także porównywalne wyniki badanych parametrów. Istotne jest przygotowanie próbek do badań, które jest znacząco różne dla węgla. Nie ma tego jeszcze w innych procedurach, stosowanych dziś w krajach UE. Dopiero dąży się do tego w przygotowywanej normie europejskiej. Możemy zatem powiedzieć, iż wyprzedziliśmy działania europejskie. Notabene, nasz dorobek został przedstawiony niektórym członkom Europejskiemu Komitetowi Normalizacyjnemu i zwrócono się do przewodniczącego Komitetu o uwzględnienie naszego dorobku. Tak więc, jeśli np. elektrownie w Połańcu czy w Opolu, które dzisiaj stosują nasze procedury, będą chciały przejść na normy europejskie (gdy te już się pojawiają), wymagane będą tylko minimalne korekty, i to jedynie w procedurach badawczych, a nie w aparaturze pomiarowej. Zresztą stworzona przez nas sieć nadzorowanych laboratoriów badawczych "Labiomen", której członkami są laboratoria przemysłowe, będzie najlepszą drogą do wdrożenia jakkolwiek zmodyfikowanych procedur.

- Czy te procedury zostaną objęte obowiązkiem stosowania?

- Przygotowany przez Instytut dwutomowy dokument jest materiałem źródłowym, rodzajem przewodnika. Generalnie nie zobowiązuje on nikogo do niczego. Natomiast może on stać się przewodnikiem dla stosowania dobrych praktyk. Po pierwsze została w nim zebrana wiedza i zaproponowane procedury dotyczące certyfikowania, czyli uwierzytelniania instalacji wytwarzania energii odnawialnej we współspalaniu i po drugie – wprowadzania procedur badawczych właściwości fizykochemicznych biomasy dla celów rozliczeniowych. Wypracowane przez Instytut procedury uzyskały akredytację Polskiego Centrum Akredytacji i są to jedyne procedury tego typu akredytowane w kraju. Stworzyliśmy je przede wszystkim dla biomasy. Uważamy bowiem, że jednym z najistotniejszych elementów prawidłowego rozliczania energii odnawialnych jest jednolitość procedur badawczych stosowanych przez wszystkich producentów energii. Wynika to m.in. z tego, że zawartość wody i organicznych części lotnych zmienia się w biomasie w dużym zakresie. Działając zgodnie z wskazanymi przez nas metodami praktycznie nie może dochodzić do nadużyć, nawet jeżeli mieszanki biomasy i węgla przygotowywane są poza elektrownią. W każdym przypadku bardzo istotne jest dokonywanie jednoczesnego pomiaru masy i poboru próbek do badań właściwości biomasy. Jest to układ szczelny, co oznacza, że musi odbyć się pomiar masy paliwa przeznaczonego do spalenia, jak i jego kaloryczności. Jest to odnotowane w dokumentach, które są archiwizowane w elektrowni lub elektrociepłowni. Sposób opomiarowania i opis przechowywania tych dokumentów powinien być zapisany w dokumentacji uwierzytelniającej, zwanej także certyfikującą. Do tego dochodzi opinia niezależnych ekspertów, np. instytutów badawczych, którzy zaświadczają o zgodności postępowania z przewodnikami metodycznymi. Wszystko to wyklucza możliwość obracania "zieloną" energią nie wyprodukowaną w danej instalacji. Eliminuje się nadużycia, które potencjalnie mogłyby wystąpić, gdyby rozliczenie energii wytwarzanej z biomasy w procesie współspalania odbywało się jedynie w oparciu o faktury zakupu biomasy lub gotowych mieszanek paliwowych. W fakturze nie ujmuje się m.in. wartości opałowej, a ponadto dotyczą one jedynie zakupu paliwa, a nie jego faktycznego zużycia w procesie spalania, dlatego kupując np. 5 proc. masowo biomasy można rozliczyć 10 proc. mając podstawioną fakturę na zakup 10 proc. Podkreślam, że w proponowanym modelu faktury zakupu nie są i nie mogą być dokumentem rozliczeniowym dla "zielonej" energii.

- Proszę przypomnieć, jaką drogę musi przejść producent energii, aby uzyskać koncesję?

- Zanim przedsiębiorstwo energetyczne wystąpi o rozszerzenie koncesji na wytwarzanie energii odnawialnej (w istocie jest to rozszerzenie koncesji, a nie jej wydanie) powinno przeprowadzić testy współspalania i je udokumentować, najlepiej przy udziale niezależnej jednostki badawczej. Chodzi o to, by wykazać, iż dany rodzaj biomasy może być spalany bez efektów ubocznych. Na tej podstawie przygotowuje wniosek koncesyjny z załącznikiem w postaci dokumentacji certyfikującej (uwierzytelniającej), z której wynika, iż istnieją techniczne możliwości współspalania biomasy. Techniczne to znaczy takie, w których biomasa doprowadzona do kotła jest mierzona (wiemy, ile ciepła doprowadzono), jest to monitorowane i archiwizowane w postaci określonej dokumentacji. A także, iż przyrządy pomiarowe zainstalowane na kotle i po zanim są uwiarygodnione. Cały opis instalacji wytwórczej jest zawarty w dokumentacji certyfikującej, jako dokumentacja techniczna będąca załącznikiem do wniosku. Do tego dołączone są procedury badawcze, na podstawie których określa się kaloryczność biomasy. Uzupełnieniem tej dokumentacji certyfikującej jest opinia niezależnej organizacji eksperckiej, która po audycie lokalnym powinna stwierdzić, że przygotowanie dokumentacji i wszystkie procedury badawcze są zgodne z przepisami o miarach oraz z przepisami dotyczącymi kompetencji laboratoriów badawczych. Wniosek z taką dokumentacją certyfikującą i opinią ekspercką kierowany jest do Prezesa URE, który rozpatruje wniosek pod kątem wydania koncesji.

- Co w trakcie prac nad systemem bilansowania i certyfikacji stanowiło największą trudność do pokonania?

- Rozpatrywaliśmy nie tylko technologię współspalania, ale także różne warianty spalania samej biomasy. W przypadku współspalania najbardziej problematyczne było uwzględnienie procedur zabezpieczających przed nadużyciami w sytuacji dostarczania do elektrowni mieszanki biomasa-węgiel spoza elektrowni. Nie tylko z punktu widzenia badawczego sprawiało to pewną trudność; problem ten był również najbardziej dyskutowany podczas doradcy technicznego. Dyskusja dotyczyła tego, czy certyfikować (uwierzytelniać) producentów mieszanek poprzez wymaganie od nich określonych dokumentów. Mój zespół stał na stanowisku, że tego nie powinniśmy robić, gdyż pomiędzy producentem a elektrownią jest jeszcze przestrzeń, gdzie – mówiąc eufemistycznie - różne rzeczy mogą się zdarzyć. Zaproponowaliśmy więc, że oprócz badania dostarczonej z zewnątrz mieszanki, elektrownia musi również posiadać dokumentację badań próbki węgla i biomasy, z której powstała ta mieszanka.

- Czy nie jest to zbyt zbiurokratyzowane, czasochłonne, kosztowne?

- Do elektrowni jedną linią transportową wjeżdża węgiel, a równoległą biomasa. Jeżeli dzisiaj dokonuje się pomiaru ilości i jakości węgla, to trzeba te pomiary jedynie powtórzyć dla biomasy. To nie jest komplikacja techniczno-technologiczna. Wymaga to naturalnie poniesienia dodatkowych kosztów na uzbrojenie techniczne, ale te wydatki powinny się zwrócić, ponieważ energia z odnawialnych źródeł jest średnio o ok. 100 zł/MWh droższa od konwencjonalnej. Oprzyrządowanie jest takie samo jak dla węgla, różnice tkwią w procedurach badawczych właściwości biomasy, które muszą być nieco zmienione. Łącznie badamy sześć parametrów biomasy. Należy wziąć pod uwagę, że sankcja pomiarowa daje przyznającemu koncesję wiarę w to, iż przyznaje ją rzeczywiście na "zieloną" energię.

- Ale przecież biomasa w każdym transporcie jest inna, m.in. różni się zawartością wilgoci.

- Również każdy transport węgla jest inny. Każde badanie jest badaniem statystycznym. W projekcie rozporządzenia napisano, iż w zależności od wielkości produkcji energii elektrycznej a ściślej mocy termicznej, częstotliwość pobierania próbki jest różna. Dla dużych producentów (powyżej 250 MWt mocy zainstalowanej) pobór próbki musi odbywać się co dwie godziny. Jest to wystarczająca częstotliwość, by uśrednić wyniki i aby były one wiarygodne. Metodą kalorymetryczną oznacza się ciepło spalania węgla i tą samą metodą bada się biomasę. Inaczej natomiast przygotowuje się próbkę, inaczej się ogrzewa, inna jest jej wielkość. Podejmowane są też inne niż w przypadku węgla badania, dotyczące np. wilgotności biomasy i składu popiołu. Wilgoć wpływa na wartość opałową mieszanki, stąd zaleca się w procedurach, aby węgiel miał nieco wyższą kaloryczność. Wówczas wyrównuje się średnia kaloryczność paliwa podawanego do kotła. Skład popiołu z kolei istotny jest dla oceny zagrożenia korozyjnego i zwiększonego odkładania się osadów na powierzchniach wymienników ciepła. Niektóre elektrownie podejmują próby automatycznego pomiaru wilgotności w momencie podawania biomasy. Elektrownie mogą się w takie przyrządy wyposażyć, z tym że dziś nie są to jeszcze urządzania ani powszechne, ani zbyt wiarygodne - ciągle trzeba je wzorcować w oparciu o procedury podstawowe. Najważniejsze jest, aby instalacje były oprzyrządowane w systemy pomiarowe na początku procesu, kiedy biomasa jest wprowadzana do instalacji spalania, i na końcu, kiedy została już wytworzona energia, a także aby były stosowane właściwe procedury badawcze do określenia cech fizykochemicznych biomasy.

- Czy jest różnica w procedurach badawczych stosując technologię współspalania bezpośredniego i współspalania pośredniego?

- Pierwotnie to proponowaliśmy, czego wyraz znaleźć można w naszym opisie dokumentacyjnym. Bezpośrednie współspalanie ma miejsce wtedy, gdy węgiel i biomasa są dodawane bezpośrednio do kotła; fakt jej mieszania przed bądź mieszania w trakcie dozowania jest drugorzędny. Współspalanie pośrednie polega na tym, iż biomasa spalana jest w przedpalenisku lub poddana reakcji zgazowania. Generalnie obie technologie są ujęte w rozporządzeniu i nie powinno być trudności w rozliczeniu tak wytworzonej energii zgodnie z procedurami. Bierze się to stąd, że szczegóły zastosowanych konfiguracji technologicznych zawiera dokumentacja uwierzytelniająca, której oceny dokonuje ostatecznie URE. - Rodzaj biomasy odgrywa rolę?

- Jak ocenia Pan perspektywy rozwoju energetyki odnawialnej opartej na współspalaniu węgla i biomasy?

- Około 15 elektrowni przygotowuje się do złożenia wniosków z dokumentacją certyfikująco-uwierzytelniającą do URE. Odpowiada to produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na poziomie 1 mln MWh w roku przyszłym. O skali korzyści ekologicznych czerpanych z współspalania świadczy fakt, iż z tego tytułu uniknie się emisji ponad 1 mln t CO2. Zainteresowanie głównych producentów energii jest dość duże; kilku z nich otrzymało koncesję w tym roku. W czołówce jest Elektrownia Połaniec SA - Grupa Electrabel, Elektrownia Opole SA, kolejnymi ubiegającymi się o koncesję są Elektrownia Stalowa Wola SA oraz elektrownie należące do PKE SA. W przyszłości pojawi się jednak bariera dostępności biomasy. Dlatego kluczem do sukcesu długofalowego, czyli do zastosowania współspalania także w energetyce rozproszonej, jest przede wszystkim wspomaganie – poprzez narzędzia systemowe - producentów upraw energetycznych. Niektóre elektrownie, by promować rozwój upraw energetycznych, finansują np. zakup sadzonek roślin dla indywidualnych producentów. Organizacja lokalnego rynku producentów upraw energetycznych jest najważniejszą sprawą dla zwiększenia ilości energii elektrycznej produkowanej w oparciu o biomasę.

- Jakie jest zapotrzebowanie na biomasę ze strony energetyki zawodowej?

- By osiągnąć 7,5-proc. udział energii odnawialnej w ogólnym zużyciu energii w 2010 r. według EC BREC potrzeba ok. 3 mln t biomasy pozyskiwanej z lasów i taką ilość drewna odpadowego da się uzyskać. Ponadto 4-5 mln t z musiałoby pochodzić z upraw roślin energetycznych. Potencjał energetyczny lasów, z jakiego może korzystać energetyka (przecinki, wiatrołomy itp.), może się wyczerpać do 2005 r., dlatego później trzeba to będzie "nadrobić" uprawami, oczywiście przy założeniu, iż 4 proc. będzie stanowić energia produkowana w technologii współspalania. Z rozmów z grupami producenckimi i rolnikami wynika, że terenów uprawnych jest wystarczająco dużo, aby zaspokoić popyt na biomasę ze strony energetyki w najbliższych latach, aczkolwiek warto dodać, iż uprawa wierzby energetycznej nie jest dziś zaliczana do upraw rolnych, co też jest problemem prawnym. Z drugiej jednak strony jest to przedsięwzięcie bardzo duże pod względem organizacyjnym. Wątpię, by bez systemowego wsparcia udało się zabezpieczyć pożądaną ilość biomasy, tj. 4-5 mln t, dodatkowo poza odpadami leśnymi. W polskich warunkach nie mamy innego wyboru. Możemy zwiększyć ilość energii odnawialnej wyprodukowanej w oparciu o hydroelektrownie. Ten potencjał może wynieść 2-2,5 proc. Energia słoneczna jest ograniczona, geotermia wciąż mało wykorzystywana, zaś energetyka wiatrowa ma w Polsce zwolenników i jednocześnie zaciekłych przeciwników. Nie sądzę, abyśmy specjalnie ją rozwinęli, bowiem tylko pewne obszary kraju są dostępne dla energetyki wiatrowej, przez co udział energii z wiatru wyniesie 1-1,5 proc. Oceniam, że do 2010 r. jesteśmy w stanie wywiązać się ze zobowiązań dotyczących wielkości produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Problem pojawi się po 2010 r. kiedy poprzeczka zostanie znacznie podniesiona, bo do 14 proc. w 2020 r.

- Współspalanie to jednak wciąż spalanie, a więc nie jest to ekologicznie czysta technologia.

- To jest obecnie najbardziej sensowna rzecz, jaka się mogła się Polsce przydarzyć z powodu najniższych kosztów, które należy ponieść na wdrożenie. Spalając biomasę unikamy emisji do atmosfery i zmniejszamy ilość spalanych paliw kopalnych. Nierozsądne byłoby natomiast budowanie oddzielnych dużych instalacji dla spalania biomasy drzewnej. Oznaczałoby to, że nie wykorzystując mocy posiadanej w elektrowniach węglowych, rozbudowywalibyśmy instalacje konkurencyjne. Przyniosłoby to niepowetowane straty w skali kraju i większy wzrost kosztów produkcji energii. Współspalanie jest obecnie optymalnym rozwiązaniem pod względem technicznym i ekonomicznym do czasu, gdy zbilansujemy się energetyczne, tzn. gdy pojawi się zapotrzebowanie na nowe moce energetyczne. Dyskusja o tym, jak zaspokoić rosnące potrzeby energetyczne, nie będzie jednak tylko koncentrowała się wokół paliw kopalnych i biomasy, lecz będzie dotyczyła także energii nuklearnej. Mówimy bowiem o poważnym skoku w duże moce energetyczne, a tego biomasa czy jakiekolwiek źródła odnawialne nie zapewnią.

- Obecnie jednak w centrum zainteresowania energetyki zawodowej jest biomasa, jako jedyne źródło odnawialne dające pewność stabilnej produkcji energii elektrycznej. Na co zwróciłby Pan szczególną uwagę oceniając możliwości rozwoju tego segmentu wytwarzania?

- Rozwijając o energetykę odnawialną musimy mieć świadomość, że nie wolno nam – przejaskrawiając - spalić wszystkich lasów, to znaczy gospodarka tymi zasobami nie może stać się rabunkowa. Należy jak najszybciej stworzyć program rozwoju upraw roślin energetycznych. Ponadto po macoszemu traktujemy np. mączkę kostną, osady ściekowe. One również powinny wejść do energetyki po to, aby wykorzystać recyrkulowane zasoby energetyczne, które dziś są odpadem, i często w trakcie ich niekontrolowanej fermentacji do otoczenia wydziela się gaz cieplarniany - metan. Spożytkowanie tych zasobów to następny krok w kierunku wykorzystywania innych odnawialnych nośników energii niż paliwa kopalne. Zgodne jest to w ogólności z definicją terminu biomasa, który oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostałości z przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich (Dyrektywa 2001/77/EC). W tym celu należy stworzyć odpowiednie procedury i uwarunkowania prawne.

Dziękuję za rozmowę.

Rozmawiała Anna Biedrzycka

źródło: "Energia Gigawat" – listopad 2004

źródło: Cire.pl

Energia elektryczna i cieplna ze współspalania. Biblia zielonych producentów