Podstawowe nośniki energii w Polsce i ich wpływ na środowisko.

zużycie ropy naftowej w Polsce 21,3 mln ton

Dostawy ropy naftowej do rafinerii krajowych według kraju pochodzenia w 2004 r.

Źródło: Nafta Polska S.A.

Struktura zużycia energii pierwotnej w Polsce w 2004 r.

Źródło: URE

Jakie źródło energii cieplnej jest najtańsze

Słoma	10,40 [PLN / GJ]
Pompa cieplna	19,05
Węgiel kamienny	22,03
Koks	23,26
Gaz ziemny	28,17
Propan –butan	29,85
Dostawa z EC	36,57
Olej opałowy Ekoterm	46,81
Energia elektryczna 2 – taryfa	66,66
Energia elektryczna 1 – taryfa	83,33

www.ure.gov.p

Tabela 1. emisja zanieczyszczeń w latach 1995 i 2002

w tys. ton
Obszar	1995			2002
		pyły	gazy	w tym: SO2	pyły	gazy	w tym: SO2
Polska	432,4	2 784,8	1 643,3	140,3	1 914,6	926,4
Dolny Śląsk	54,4	240,9	185,2	14,2	87,8	54,4
% emisji krajowej	12,5	8,6	11,3	10,1	4,6	5,9
Opolszczyzna	19,3	87,3	43,4	5,4	48,2	14,8
% emisji krajowej	4,5	3,1	2,6	3,8	2,5	1,6

www.ure.gov.p

Strukturę emisji głównych zanieczyszczeń pochodzących z procesów spalania w produkcji energii i jej przemiany w 2001 r. przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Struktura zanieczyszczeń z procesów spalania

Lp	Wyszczególnienie	Rodzaje i struktura zanieczyszczeń
				dwutlenek siarki w %	tlenki azotu w %	tlenki węgla w %	pyły w %
1	Z procesów spalania i przemiany energii	52,6	32,9	1,4	13,6
	elektrociepłownie i elektrownie	93,3	91,3	74,0	86,6
	ciepłownie	1,9	2,6	2,0	1,5
2	Spalanie w sektorze komunalnym i mieszkaniowym	21,9	14,5	52,8	40,1
	ciepłownie komunalne	28,0	19,7	1,0	10,2
	mieszkalnictwo i usługi	59,5	67,5	84,7	76,1
3	Procesy spalania w przemyśle	21,0	14,7	0,5	11,4
	elektrociepłownie przemysłowe	86,3	55,1	38,9	17,9

DOPUSZCZALNE WARTOŚCI EMISJI DLA SO₂

Paliwa stałe

A. Dopuszczalne wartości emisji SO2 wyrażone w mg/Nm³ (6% zawartości O₂) które mają zostać zastosowane przez nowe i istniejące obiekty odpowiednio na podstawie art. 4 ust. 1 i art. 4 ust. 3:

Uwaga: W przypadku, gdy powyższa dopuszczalna wartość emisji nie może być osiągnięta z uwagi na właściwości paliwa, stopień odsiarczania co najmniej 60% jest osiągany w przypadku obiektów o nominalnej mocy cieplnej mniejszej niż lub równej 100 MWth, 75% dla obiektów większych niż 100 MWth i mniejszych lub równych 300 MWth oraz 90% dla obiektów większych od 300 MWth. Dla obiektów większych niż 500 MWth stosuje się stopień odsiarczania co najmniej 94% lub co najmniej 92% w przypadku, gdy umowę na montaż sprzętu odsiarczania gazu spalinowego lub nawapniania zawarto, a działanie instalacji zostało rozpoczęte przed dniem 1 stycznia 2001 r. http://www.ure.gov.pl/index.php?dzial=234&id=1277&search=2501

DOPUSZCZALNE WARTOŚCI EMISJI DLA SO₂

Paliwa płynne

A. Dopuszczalne wartości emisji SO2 wyrażone w mg/Nm³ (3% zawartości O₂) które mają zostać zastosowane przez nowe i istniejące obiekty odpowiednio na podstawie art. 4 ust. 1 i art. 4 ust. 3:

DOPUSZCZALNE WARTOŚCI EMISJI DLA SO₂

Paliwa gazowe

A.. Dopuszczalne wartości emisji SO2 wyrażone w mg/Nm³ (zawartość tlenu 3%) które mają zostać zastosowane przez nowe i istniejące obiekty na podstawie art. 4 ust. 1 i art. 4 ust. 3 odpowiednio:

Typ paliwa	wartości dopuszczalne (mg/Nm^3)
Paliwa gazowe ogółem	35
Gaz skroplony	5
Gazy niskokaloryczne ze zgazowania pozostałości rafineryjnych, gazy z pieców koksowniczych oraz gazy wielkopiecowe	800
Gaz ze zgazowania węgla	^1
^1 Rada ustali dopuszczalne wartości emisji dla takiego gazu na późniejszym etapie na podstawie propozycji, które ma przedłożyć Komisja w świetle dalszego doświadczenia technicznego.

B. Dopuszczalne wartości emisji SO₂ wyrażone w mg/Nm³ (3% zawartości O₂) które mają być zastosowane przez nowe obiekty na podstawie art. 4 ust. 2:

Paliwa gazowe ogółem	35
Gaz skroplony	5
Niskokaloryczne gazy koksownicze	400
Niskokaloryczne gazy wielkopiecowe	200

DOPUSZCZALNE WARTOŚCI EMISJI DLA NO_X (MIERZONE JAKO NO₂)

A. Dopuszczalne wartości emisji NO_X wyrażone w mg/Nm³ (6% zawartości O₂ dla paliw stałych, 3% dla paliw płynnych i gazowych) które mają zostać zastosowane przez nowe i istniejące obiekty odpowiednio na podstawie art. 4 ust. 1 i art. 4 ust. 3:

Typ paliwa:	wartości dopuszczalne^1 (mg/Nm^3)
Stałe^2 3:
50-500 MWth:	600
>500 MWth:	500
Od dnia 1 stycznia 2016 r.
50-500 MWth:	600
>500 MWth:	200
Płynne:
50-500 MWth:	450
>500 MWth:	400
Gazowe:
50-500 MWth:	300
>500 MWth:	200
^1 Z wyjątkiem przypadku najbardziej peryferyjnych regionów, gdzie stosuje się następujące wartości:
Stałe ogółem: 650
Stałe o zawartości < 10% objętościowo: 1 300
Płynne: 450
Gazowe: 350
^2 Do dnia 31 grudnia 2015 r. obiekty o nominalnej mocy cieplnej większej niż 500 MW, które od 2008r. nie będą funkcjonować dłużej niż 2 000 godzin rocznie (średnia krocząca z okresu pięciu lat): - w przypadku obiektu objętego pozwoleniem zgodnie z art. 4 ust. 3 lit a) podlegają wartości dopuszczalnej dla tlenku azotu (mierzonej jako NO2) równą 600 mg/Nm^3; - w przypadku obiektu podlegającego planowi krajowemu na mocy art. 4 ust. 6 posiadają swój udział w planie krajowym ocenionym na podstawie wartości dopuszczalnej równej 600 mg/Nm^3. Od dnia 1 stycznia 2016 r. takie obiekty nie działają dłużej niż 1 500 godzin rocznie (średnia krocząca w okresie pięciu lat), podlegają wartości dopuszczalnej emisji dla tlenku azotu (mierzonej jako NO2 450 mg/Nm^3).
^3 Do dnia 1 stycznia 2018 r. w przypadku obiektów, które w okresie 12 miesięcy kończącym się dnia 1 stycznia 2001 r. działały i kontynuują działanie, dla paliw stałych, w których zawartość ciał lotnych jest mniejsza niż 10%, stosuje się wartość 1 200 mg/Nm^3.

DOPUSZCZALNE WARTOŚCI EMISJI DLA PYŁU

A. Dopuszczalne wartości emisji pyłu wyrażone w mg/Nm³ (6% zawartości O₂ dla paliw stałych, 3% dla paliw płynnych i gazowych) które mają być zastosowane przez nowe oraz istniejące obiekty odpowiednio na podstawie art. 4 ust. 1 i art. 4 ust. 3:

Typ paliwa	Nominalna moc cieplna (MW)	Dopuszczalne wartości emisji (mg/Nm^3)
Stałe	≥ 500 < 500	50^2100
Płynne	Wszystkie obiekty	50
Gazowe	Wszystkie obiekty	5 jako zasada 10 dla gazów wielkopiecowych 50 dla gazów produkowanych w przemyśle stalowym, które mogą być wykorzystywane gdziekolwiek indziej
^1 Wartość dopuszczalna100 mg/Nm^3 może być stosowana w odniesieniu do obiektów o nominalnej mocy cieplnej mniejszej od 500 MWth spalających paliwo płynne o zawartości popiołu większej niż 0,06%. ^2 Wartość dopuszczalna 100 mg/Nm^3 może być stosowana w odniesieniu do obiektów objętych pozwoleniem na podstawie art. 4 ust. 3 o nominalnej mocy cieplnej większej lub równej 500 MWth spalających paliwo stałe o kaloryczności mniejszej niż 5 800 kj/kg (wartość kaloryczna netto), o zawartości wilgoci niż 45% wagowo, orz połączonej zawartości wilgoci i popiołu większej niż 60% wagowo i zawartości tlenku wapnia większej niż 10%.

Polsce zużycie gazu w relacji do liczby ludności nie tylko niekorzystnie odbiega od wielkości zużycia w krajach Unii Europejskiej²⁾, ale kształtuje się również na niższym poziomie niż w krajach Europy Środkowej i Wschodniej. Obrazuje to rys. 3.1.

Źródło: Gaz ziemny na świecie. Przegląd statystyczny, Agencja Rynku Energii, Warszawa 2001.

Pod względem emisji gazów cieplarnianych Polska należy do czołówki światowej (koniec pierwszej dziesiątki krajów uprzemysłowionych). Głównym powodem jest to, że zasadniczym surowcem energetycznym jest nadal węgiel. Udział CO2 w całkowitej emisji gazów cieplarnianych cieplarnianych Polsce wynosi około 84%, a w odniesieniu do globalnej emisji światowej stanowi to około 1,5%. Wielkość zagregowanej emisji gazów cieplarnianych wyrażona w ekwiwalencie CO2 wyniosła w 1999r około 460 mln ton. Zachodzące w gospodarce Polskiej zmiany powodują, że emisja ta systematycznie maleje na skutek wielu kierunkowych działań. Wpływ na to ma przede wszystkim modernizacja polskiej energetyki i zmniejszenie energochłonności produkcji przemysłowej. Przyczyną tego jest również ograniczenie emisji gazów na skutek proekologicznych działań z preferencyjnym wykorzystaniem gazu ziemnego do ogrzewania gospodarstw domowych.

Polska zobowiązała się (podpisując protokół z Kwoto) do stabilizacji w 2000 roku oraz redukcji o 6% w latach 2008-2012 emisji gazów cieplarnianych cieplarnianych stosunku do roku 1988.

IV program Ochrony Środowiska Unii Europejskiej do roku 2010 jako czołowy priorytet z zakresu atmosfery stawia ochronę klimatu i redukcję gazów cieplarnianych. „Europejski Program Zmiany Klimatu” ma doprowadzić do osiągnięcia przyjętego w Kwoto 8% i dalszej redukcji emisji o 20-40% emisji w 2020. Wysiłki będą koncentrować się poprawie efektywności energetycznej produkcji, oszczędności energii oraz surowców, rozszerzeniu wykorzystania energii odnawialnej. W Polsce do zasobów energii odnawialnej można zaliczyć metan z pokładów węgla oraz metan kopalń węgla, obecnie wydalany z powietrzem wentylacyjnym do atmosfery.

W GiG podjęto szereg badań zmierzających do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, w tym redukcję CO2, a także w zakresie szerokiego wykorzystania metanu z kopalń węgla kamiennego.

Ograniczenie emisji i magazynowanie CO2 w miejscach zapewniających trwałe unieszkodliwienie (podziemne magazynowanie CO2) jest szansą dla górnictwa węglowego, ponieważ węgiel wytwarza największe ilości CO2.

Górnictwo węgla kamiennego ma powody i jednocześnie duże możliwości ograniczenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery, wykorzystując trzy podstawowe środowiska magazynowania:

- złoża węgla jako ośrodek o dużej wewnętrznej powierzchni magazynowanej, w formie adsorpcji sieciowej w strukturze porowej węgla,

- wyrobiska, zroby, pustki i szczeliny oraz naruszone eksploatacją i niewyeksploatowane pokłady węgla, a także pozostawione resztki węgla w zlikwidowanej kopalni, w formie adsorbowanej i gazu wolnego, wypełniającego dostępne przestrzenie,

- wody złożowe w zatopionej kopalni w formie nasyconego satuaru.

Magazynowanie CO2 w kopalniach zlikwidowanych nie może powodować zagrożenia w wyrobiskach czynnych kopalń i wymaga stosowania ostrych rygorów związanych ze szczelnością zbiorników podziemnych i okresową kontrolą szczelności.

w rejonie zwanym polem Sleipner na Morzu Północnym. Dwutlenek węgla jest tam oddzielany od gazu ziemnego, który jest odpompowywany z pola Sleipner wtłaczany do piaskowca znajdującego się pod dnem oceanu. W tamtejszych pokładach piaskowca jest miejsce na co najmniej 600 bilionów ton dwutlenku węgla, co w przybliżeniu odpowiada emisji wszystkich elektrowni w Europie w ciągu następnych 600 lat.

W DNO MORZA: Na polu Sleipner na Morzu Północnym, gaz ziemny jest wydobywany z dna morza. Dwutlenek węgla  jest oddzielany od gazu i wpompowany z powrotem do warstw piaskowca, znajdujących się nieopodal.

Węgiel kamienny może stać się paliwem przyjaznym dla środowiska przez zwiększenie wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej z wykorzystaniem technologii czystego węgla. Powszechne stosowanie technologii ujmowania i zagospodarowania metanu z pokładów węgla oraz sekwersacji CO₂ do niewybieranych pokładów, podziemne zgazowanie węgla, produkcja wodoru z węgla - to tylko niektóre z tych technologii.

Kierunki rozwoju czystych technologii węglowych

- podnoszenie jakości węgla (redukcja CO₂ do 5%)

obejmuje czyszczenie/suszenie węgla, brykietowanie.

- podnoszenie sprawności istniejących zakładów (redukcja CO₂ do 22%)

poprawa sprawności konwencjonalnych układów wytwarzania energii ze spalania węgla w warunkach podkrytycznych 38-40% a co za tym idzie-obniżenie emisji. Superkrytyczne układy oferują nawet do 45% sprawność.

- technologie zaawansowane (redukcja CO₂ do 25%)

wysokoefektywne i niskoemisyjne technologie innowacyjne

- zerowa emisja (redukcja CO₂ do 99%)

wychwytywanie CO₂ i jego składowanie.

Spalanie węgla w jego pierwotnej, nieprzetworzonej postaci w urządzeniach grzewczych małej mocy, o niskiej sprawności, nieprzekraczającej 50% i nieposiadającej systemów oczyszczania spalin, jest źródłem emisji substancji takich jak:

CO, SO₂, NO_x, pyły itp.

Czyste technologie węglowe:

Rozwój technologii czystego węgla sprawił, że spalanie jest coraz bardziej efektywne i coraz mniej węgla zużywa się na wytworzenie jednostki energii elektrycznej. W XX wieku sprawność cieplna procesów poprawiła się 8 -krotnie.

Dla osiągnięcia sprawności przemian energetycznych oraz obniżenie negatywnego wpływu na środowisko zasadniczy wpływ ma fakt, w jaki sposób węgiel jest spalany, a nie samo paliwo.

Na poprawę efektywności energetycznej, ekonomicznej i ekologicznej procesów spalania węgla wpływa cały ciąg procesów: od poprawy jakości węgla, poprzez technologie spalania aż po urządzenia kontroli i redukcji emisji.

Mianem czystych technologii węglowych (Clean Coal Technologies - CCT) określa się procesy i technologie, prowadzące do zmniejszenia negatywnego wpływu spalania węgla na trzech etapach:

I przed spalaniem

II w trakcie spalania

III po spalaniu

Etap I - wzbogacanie węgla

Poprawa jakości węgla jest pierwszym w szeregu możliwych, a jednocześnie jednym z najbardziej efektywnych procesów. Oczyszczanie węgla w prostych procesach przeróbki i wzbogacania ogranicza emisje SO₂, zmniejsza ilość odpadów produkowanych przez elektrownię oraz poprawia sprawność termiczną procesu (przez co redukuje emisję CO₂).

Etap II - nowoczesne efektywne technologie spalania

Rozwój nowoczesnych technologii spalania nakierowany jest na poprawę sprawności najbardziej popularnych w świecie instalacji konwencjonalnego spalania pyłu węglowego, spalania w złożu fluidalnym oraz spalania węgla uprzednio zgazowanego. Wyższa sprawność skutkuje mniejszym zużyciem paliwa, przez co zmniejsza emisję zanieczyszczeń powietrza.

Spalanie pyłu węglowego

We współczesnych konwencjonalnych elektrowniach węglowych, węgiel jest spalany pod postacią pyłu. Sprawności nowych instalacji pracujących przy podkrytycznych parametrach pary wynoszą 38 - 40%. Starsze elektrownie często mają sprawność rzędu 25%. Proste zastąpienie starej technologii na nową mogłoby znacząco ograniczyć emisję. Elektrownie wykorzystujące technologie ultra-nadkrytyczne (345bar i 649^oC) osiągają sprawność ok 50%.

Spalanie w złożu fluidalnym

Ta technika poprawia efektywność samego procesu spalania, wymianę ciepła oraz odzysku produktów odpadowych. Pozwala nam to obniżyć emisję tlenków azotu.

Spalanie w cyklu kombinowanym ze zgazowaniem

Węgiel jest spalany bezpośrednio, ale przedtem reaguje z tlenem i parą wodną wytwarzając gaz syntezowy. Gaz ten jest oczyszczany a następnie spalany w turbinie gazowej wytwarzając energię elektryczną. Poprawia to sprawność oraz obniża emisję tlenków azotu i siarki.

Etap III - technologie redukcji emisji

Odpylanie

Można stosować elektrofiltry lub filtry tkaninowe co pozwala osiągnąć skuteczność odpylania powyżej 99,5%

Odsiarczanie

Metoda mokrego odsiarczania - absorbentem jest wodna zawiesina wapna lub kamienia wapiennego, a produktem końcowym siarczan wapnia. Dodatkowy etap utleniania powoduje, że produktem procesu jest czysty gips, będący produktem handlowym, co znakomicie poprawia efekt ekonomiczny procesu odsiarczania. Skuteczność w tej metodzie przekracza 90%.

Ograniczenie emisji CO₂

Zmniejszenie emisji CO₂ ze spalania węgla można osiągnąć w następujący sposób:

-

---