Spis treści
Ocieplenie atmosfery Ziemi następuje coraz szybciej, czego skutkiem jest szereg negatywnych zmian (poziom wód, pustynnienie, gwałtowne zjawiska atmosferyczne). Klimat się zmienia wskutek działalności człowieka, nadmiernego wykorzystania paliw konwencjonalnych – kopalnych: węgla, ropy, gazu. Potrzebujemy neutralności węglowej – takie są założenia m.in. Europejskiego Zielonego Ładu.
Smog jest zjawiskiem szkodliwym dla zdrowia i środowiska. Czyste powietrze to jeden z 5 filarów klimatu. Za smog odpowiedzialne jest niepoprawne spalanie paliw stałych, niskiej jakości w przestarzałych urządzeniach grzewczych – kopciuchach. Zjawisko smogu występuje w okresach specyficznych warunków meteo (inwersja) w strefach słabo przewietrzanych, gdzie dominuje tzw. emisja niska (z kominów niższych niż 40 m) z sektora ogrzewnictwa indywidualnego. Jednym z głównych nośników energii wykorzystywanych w tym sektorze do produkcji ciepła użytkowego są węgiel i drewno, od wielu lat traktowane nierozłącznie, jako paliwa stałe. Potrzebujemy rozwiązań niskoemisyjnych.
Biomasa jest odnawialnym źródłem energii, dla której przyjęto zerową emisję CO2 w wyniku jej spalania, dlatego zostaje uwzględniana we wszystkich krajach UE w bilansach paliwowo-energetycznych jako źródło energii o niskim śladzie węglowym pozwalające osiągnąć neutralność klimatyczną do 2050 roku.
Jakie strategie przyjęły kraje UE dla rozwoju sektora komunalno-bytowego?
Proces dekarbonizacji w Unii Europejskiej polega na wielopoziomowym poszukiwaniu redukcji CO2 wytwarzanego w procesach wykorzystujących kopalne nośniki energii. Jest to główny element tzw. wspólnego wysiłku redukcyjnego (ESR – Effort Sharing Regulation) emisji gazów cieplarnianych nie objętych systemem ETS. Do tych nośników zalicza się węgiel kamienny i brunatny, gaz ziemny, ropę naftową oraz jej produkty. Od 2021 roku zmniejszanie wykorzystania paliw kopalnych nie będzie dotyczyło tylko sektorów energetyki i przemysłu, ale również w rolnictwa, transportu, budownictwa i gospodarstw domowych. Celem nadrzędnym jest osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 roku, czyli osiągnięcie takiego stanu gospodarki każdego państwa, w którym wytwarzane emisje gazów cieplarnianych (przede wszystkim CO2 i CH4) są bilansowane przez ich pochłanianie w sposób naturalny lub techniczny. Proces ten będzie dzielił się na etapy. Pierwszy zaplanowano w okresie 2021-2030.
Czytaj także: Zastanawiasz się nad instalacją fotowoltaiczną? Podpowiadamy jaką firmę wybrać
Prognozy ograniczenia emisji CO2 w sektorze gospodarstw domowych UE-27 zawarte w Policy Brief no. 9: Pathways towards a fair and just net-zero emissions Europe by 2050 wskazują na wyraźne ograniczenie udziału gazu ziemnego w ogrzewaniu budynków mieszkalnych i redukcję zapotrzebowania na energię finalną (poprawę efektywności energetycznej budynków). Rysunek 1 przedstawia udział emisji CO2 wytwarzanej na jednostkę energii użytkowej budynkach w postaci (kolejno od góry): ciepła do ogrzewania powierzchni mieszkalnych, ciepła do ogrzewania powierzchni niemieszkalnych, energii elektrycznej wykorzystywanej przez domowy sprzęt/do ogrzewania wody/światła/urządzeń chłodniczych, paliw do przygotowywania posiłków/ciepłej wody użytkowej oraz ciepła sieciowego.
Wycofywanie się z gazu ziemnego wykorzystywanego w sektorze mieszkalnictwa do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody zapowiedziały już Austria, Holandia, Francja. W zapisach najnowszych strategii możemy odnaleźć takie fragmenty:
– Austria: „Ogrzewanie komunalne i lokalne jest dalej rozbudowywane, aby uczynić sektor budowlany bardziej ekologicznym. Spalanie węgla, oleju opałowego i gazu ziemnego do ogrzewania pomieszczeń ma być w dużej mierze wyeliminowane do 2040 roku. Plan wyjścia dla ropy naftowej i węgla określa kroki w tym kierunku, przy czym takie kotły są już zakazane w nowych budynkach od 2020 roku. Obowiązkowa wymiana istniejących kotłów starszych niż 25 lat rozpocznie się w 2025 roku, a wszystkie kotły muszą być wymienione najpóźniej do 2035 roku.”
– Holandia: od 1 lipca 2018 roku zabrania się ogrzewania nowych domów gazem ziemnym. Decyzja ta opiera się na agendzie energetycznej rządu, która przewiduje 49-procentową redukcję emisji CO2 do 2030 roku oraz wydarzeniach w Groningen (trzęsienie ziemi po ekspansywnym wydobyciu gazu).
Minister Gospodarki i Klimatu Eric Wiebes obiecał usunięcie gazu ziemnego z istniejących obszarów, które obecnie na nim głównie się opierają (7 na 8 mln domów w Holandii jest zasilanych gazem ziemnym). Nastąpi to poprzez stopniowe przejście od około 30.000 do 50.000 domów rocznie do 2022 roku, a po tej dacie zostanie przyspieszony do 200.000 domów rocznie. Rząd ma obecnie do dyspozycji około 90 milionów euro w formie dotacji.
Czytaj także: Zastanawiasz się nad instalacją fotowoltaiczną? Podpowiadamy jaką firmę wybrać
Rekomendacje dla rządu Wielkiej Brytanii przygotowane przez CBI z University of Birmingham do zmiany polityki energetycznej do 2050 r.:
– „Ciepło odpowiada za ponad jedną trzecią emisji dwutlenku węgla w Wielkiej Brytanii i jest najtrudniejszym wyzwaniem, przed którym stoimy w drodze do zerowej emisji netto do 2050 roku. Ciepło wytwarzane jest lokalnie w domach i przedsiębiorstwach, co oznacza, że każde przejście wymaga ponad 20 milionów indywidualnych interwencji, które będą musiały być skoordynowane na szczeblu krajowym, regionalnym i lokalnym. Stoi to w sprzeczności z niedawnymi sukcesami w dekarbonizacji sektora energetycznego, który opierał się na stosunkowo niewielkich działaniach konsumentów i przedsiębiorstw”…. „Rząd powinien nakazać, aby po 2025 r. wszystkie nowe domowe instalacje kotłowe były częścią systemu hybrydowego lub były „gotowe na wodór”. Do 2035 r. nie należy instalować żadnych nowych kotłów ani systemów spalania gazu ziemnego i należy stosować wyłącznie technologie kompatybilne z zerowym stanem netto…”
W Niemczech do 2020 roku prowadzony jest program wsparcia wymiany indywidualnych źródeł grzewczych (MAP- Market Incentive Programme) przewidziany do 2020 roku – wspiera wyłącznie wymianę kotłów gazowych i olejowych na ekologiczne źródła wykorzystujące energię odnawialną jak słoneczne instalacje grzewcze, systemy grzewcze na pelety drzewne i wydajne pompy ciepła. W planach jest wprowadzenie podatku węglowego od stosowania paliw kopalnych w gospodarstwach domowych, aby zachęcić do przejścia na OZE. W 2020 r. Niemcy odnotowują rekordową liczbę zainstalowanych kotłów na pellet (0,5 mln szt.) i wzrost produkcji własnej pelletu.
Jaki rodzaj energii do ogrzewania gospodarstw domowych w przyszłości?
Unia Europejska stawia przede wszystkim na energię pochodzącą z odnawialnych źródeł oraz na poprawę efektywności obecnych budynków poprzez termomodernizację i nowoczesne, lekkie budownictwo o niskim zapotrzebowaniu na energię. Udział paliw kopalnych w tym sektorze ma ograniczyć się do minimum tylko tam, gdzie OZE nie może być zastosowane. Rysunek 2 przedstawia prognozę do 2050 roku zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania/chłodzenia i przygotowywania ciepłej wody użytkowej.
Na szczególną uwagę zasługuje biomasa, która ze względu na neutralność emisji CO2 (zerowa emisja netto CO2) z 5% udziału w 2015 roku zwiększa swój udział do 20% w 2050 roku.
Takie prognozy z udziałem biomasy jako paliwa neutralnego klimatyczne potwierdzają już niektóre państwa członkowskie w swoich prognozach. W krajach takich, jak Włochy, Austria, Niemcy, Francja, Wielka Brytania, Litwa, Estonia czy Szwecja wykorzystanie kotłów na pellet oraz kominków na pellet, brykiet czy drewno kawałkowe jest postrzegane jako czyste, ekologiczne odnawialne źródło energii. Świadomość postaw proekologicznych wśród społeczności wymienionych państw w obszarze ogrzewania indywidualnego jest zbudowana na idei stosowania OZE, w których paliwo z biomasy ma wiodące w tym sektorze znaczenie.
Co robimy w Polsce z dekarbonizacją sektora gospodarstw domowych w zakresie ciepła?
Polska przyjęła politykę wspierania rozwoju i promowania odnawialnych źródeł energii próbując łączyć ją z dekarbonizacją, ale w przypadku gospodarstw domowych zachodzi pewien dysonans, na który zwracają uwagę ludzie nauki i ekolodzy związani z ochroną klimatu. Dzisiaj najbardziej promowane przez NFOŚiGW w Programie Czyste Powietrze są rozwiązania oparte o gaz ziemny i pompy ciepła. W bazie zielonych technologii i materiałów utworzonej niedawno przez IOŚ-PIB na potrzeby Programu Czyste Powietrze są zamieszczone technologie oparte na kopalnych nośnikach energii (kotły gazowe kondensacyjne, kotły olejowe, kotły węglowe). Należy także pamiętać, że pompy ciepła zasilane w zdecydowanej większości energią elektryczną z sieci (1 kWh energii elektrycznej daje 3 kWh ciepła – jak podaje EPHA), pomimo szeregu zalet i wykorzystania w nich energii geotermalnej albo aerotermalnej, również przyczyniają się do zwiększenia ilości emitowanego kopalnego CO2. Emisja pośrednia z elektrowni konwencjonalnych, dla których wskaźnik emisji CO2 dla odbiorcy końcowego w Polsce wynosi 765 g/kWh powoduje, że pompa ciepła zasilana energią elektryczną z sieci „emituje” 252 g/kWh CO2. Emisja ta oczywiście zmniejszy się gdy pompę ciepła zasilamy energią z instalacji PV.
Jednak obrany kierunek w tak dużym krajowym programie dotacyjnym wymiany starych kotłów na nowe źródła grzewcze może spowodować, że poprawimy jakość powietrza, ale nie przyczynimy się do redukcji gazów cieplarnianych w tym sektorze.
Przykład z gazem ziemnym i biomasą
Rybnik jest jednym z wielu polskich miast, które walczą ze smogiem.
Według Krajowego Monitoringu Środowiska w 2019 roku odnotowano tam średnie dobowe stężenia na poziomie nawet do 300 mg/m3, przy dopuszczalnej wartości na poziomie 50 mg/m3. Aby wyeliminować zjawisko smogu tj. każdego dnia osiągnąć dopuszczalny poziom stężeń, wymagana jest więc redukcja przekraczająca 85%.
Wiemy również, że w okresie letnim przekroczenia nie występują stąd wniosek, że za ekstremalne wartości odpowiada emisja niska z gospodarstw domowych. Jej udział przekracza 90%.
Jakie działania możemy podjąć?
Najczęściej władze miast sięgają po zakazy stosowania paliw stałych, co eliminuje zarówno węgiel jak i biomasę. Załóżmy, że zastępujemy kopciucha przez nowoczesne urządzenie grzewcze:
- a) kocioł kondensacyjny na gaz ziemny
- b) kocioł na pellet drzewny lub kocioł zgazowujący na drewno kawałkowe, zaawansowane urządzenia OZE zgodne z ekoprojektem.
Zakładamy, że eliminujemy stary kocioł, dla którego wskaźnik emisji pyłu wynosi 350 g/GJ. Przy zastosowaniu kotła na gaz, o emisji pyłu bliskiej 0 g/GJ redukcja wyniesie oczywiście 100%. Jeśli jednak wybierzemy nowoczesne źródło OZE, dla którego wskaźnik emisji wynosi <32,5 g/GJ, to redukcja możliwa do osiągnięcia wynosi >91%. W przypadku ogrzewaczy pomieszczeń zgodnych z ekoprojektem redukcja emisji pyłu jest jeszcze wyższa, przekracza 94%.
Jednoznaczny wniosek jest taki, że obie rozważane opcje gwarantują osiągnięcie celu środowiskowego – wymaganej redukcji emisji pyłu, ale tylko jedna z nich zapewnia neutralność węglową. Tą opcją jest nowoczesny kocioł na biomasę drzewną zgodny z ekoprojektem, zasilany paliwem odpowiedniej jakości. Należy tutaj zaznaczyć, że urządzenie takie spełnia wszystkie odnośne wymogi, jeśli jest zasilane paliwem spełniającym normy jakości i obsługiwane jest zgodnie z zaleceniami producenta podanymi w instrukcji obsługi.
Obecnie rozwój branży producentów kotłów na biomasę został zahamowany przez wprowadzenie zmian w programach dotacyjnych dla gospodarstw domowych, trudności w przetargach w gminach i powiatach, nieuczciwą konkurencją i dezinformacją lub brakiem informacji na poziomie samorządów. Niechlubnym przykładem jest Małopolska, która zakazała w Krakowie stosowania odnawialnej biomasy, a edukacja w zakresie OZE prowadzona przez Urząd Marszałkowski (baza wiedzy na stronie www.powietrze.malopolska.pl) pomija biomasę, jako ekologiczne odnawiane źródło energii. Mimo to producenci postanowili połączyć siły tworząc Stowarzyszenie Polskich Producentów Urządzeń OZE (SPPUOZE), które podjęło walkę o przetrwanie tej branży
Racjonalne wykorzystanie publicznych środków możliwe jest przez skok cywilizacyjny – przejście z kopalin do maksymalnego możliwego udziału OZE w sektorze komunalnym bez etapów pośrednich – gazyfikacji, od której będziemy musieli odejść w perspektywie 5-10 lat. Jeśli tego nie zrobimy, to będziemy pokazywani w 2030 roku jako negatywny przekład gospodarki o niezmienne dużym udziale paliw kopalnych w sektorze komunalno-bytowym, tym razem nie przez węgiel, ale gaz ziemny.
Jak pokazuje europejska praktyka, polityka antysmogowa wcale nie musi prowadzić do niszczenia klimatu poprzez ograniczanie użytkowania paliwa stałego jakim jest biomasa.
Przeciwnie – walkę o czyste powietrze w sektorze komunalno-bytowym można i należy połączyć z redukcją emisji CO2 z paliw kopalnych poprzez promowanie źródeł grzewczych zasilanych biomasą.
W lokalnych uchwałach i programach ochrony powietrza drewno jako paliwo łączy się nierozerwalnie z węglem. A jednak to paliwom płynnym takim, jak gaz ziemny czy olej opałowy bliżej jest do węgla niż biomasie drzewnej ze względu na pochodzenie tych nośników oraz pozostawiany ślad węglowy.
Spalanie obu typów biomasy drzewnej w zaawansowanych urządzeniach zgodnych z wymogami ekoprojektu (kotły na pellet oraz kotły zgazowujące na drewno, miejscowe ogrzewacze pomieszczeń) charakteryzuje się ultra niską emisją pyłu i innych zanieczyszczeń gazowych, prekursorów smogu w tym kancerogenów takich jak benzo(a)piren.
Analizując negatywne skutki zdrowotne, środowiskowe i klimatyczne towarzyszące spalaniu paliw w indywidualnych instalacjach grzewczych (Wielowariantowa Analiza – badania dla OIŚ w 2018 roku) dochodzimy do jednoznacznych wniosków: korzyści płynące z zastąpienia kopciuchów przez nowoczesne urządzenia grzewcze zgodne z ekoprojektem, opalane czystymi paliwami odnawialnymi, drewnem i pelletem są ponad 25% wyższe niż przy zastosowaniu paliw kopalnych, gazu i węgla
Co ciekawe skumulowany efekt środowiskowy i ekonomiczny tych ostatnich, węgla i gazu jest prawie identyczny!
Nie powinniśmy doprowadzić do sytuacji, w której produkujemy w Polsce paliwo ekologiczne w postaci pelletu, wytwarzamy kotły i kominki spełniające wysokie standardy energetyczne i emisyjne potwierdzone certyfikatami, a następnie eksportujemy te towary do Włoch, Niemiec, Austrii i innych krajów.
Dbający o ekologię Europejczycy zapewniają sobie tym sposobem czyste powietrze i redukcję CO2, a Polska zakazując sobie tej praktyki nadal boryka się ze smogiem i brakiem dynamiki konsumpcji środków na wymianę starych urządzeń grzewczych zwanych kopciuchami.
Jednocześnie zauważalny jest brak promocji biomasy, jako jednego ze źródeł OZE, które skutecznie redukuje emisję zanieczyszczeń, a przy tym jest neutralne pod względem emisji CO2. Co więcej, na poziomie prawa lokalnego przyjmuje się bądź rozważa przyjęcie zakazu stosowania biomasy, zaliczając ją do grupy paliw stałych na równi z węglem kamiennym i brunatnym.
Autorzy:
dr hab. inż. Robert Kubica, prof. Politechniki Śląskiej – Wydział Chemiczny Politechniki Śląskiej, Katedra Inżynierii Chemicznej i Projektowania Procesowego
dr inż. Tomasz Mirowski– Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Pracownia Zrównoważonego Rozwoju Gospodarki Surowcami i Energią
mgr Krzysztof Woźniak – ekolog, Polskie Forum Klimatyczne
