niz w 2002 roku

							ITC




      Pakiet klimatyczno - energetyczny –
            szansa czy zagrożenie
            (z punktu widzenia inżyniera)

                 Janusz Lewandowski
ITC


      Pakiet klimatyczno – energetyczny
              3 x 20 na rok 2020

  Co to oznacza dla Polski ?
     zmniejszenie emisji CO2 o 20% w stosunku do roku 1990
  wzrost udziału paliw odnawialnych z ok. 7% do 15 %
  zmniejszenie o 20 % energochłonności gospodarki
      (w stosunku do scenariusza „business as usual” ?)
ITC   Proste rachunki – dane „PE 2030”
Emisja CO2
     w roku 1990             ok. 368 mln. Mg
    pułap w 2020             ok. 295 mln. Mg
    obecnie (2006)           ok. 331 mln. Mg
    konieczna redukcja    36 mln Mg tj. o 11%
Zmniejszenie energochłonności
    = rozwój bez wzrostu zapotrzebowania
      na paliwa         ok. 100 Mtoe
Wzrost OZE
    obecnie (2006)        ok. 5,0 Mtoe
    w 2020 ok.               12,2 Mtoe
Energia jądrowa w 2020        2,5 Mtoe
ITC      Proste rachunki c.d.

Emisyjność paliw organicznych
     w 2006 roku
              331/95 = 3,48 mln Mg/Mtoe
    zużycie paliw organicznych w 2020
              (100 –(12,2 +2,5)) = 85,3 Mtoe
Emisja w 2020
              85,3 x 3,48 =       296,7 mln Mg
Zobowiązanie z pakietu            295 mln Mg

W Polsce nie są potrzebne żadne dodatkowe
mechanizmy ograniczające emisję CO2
ITC    Polityka energetyczna UE         3 x 20 %
            20 % CO2 – realne – zgodne z polską PK
      – ale bez mechanizmów proponowanych przez KE !
ITC              Polityka energetyczna UE                              3 x 20 %
                     20 % wzrostu efektywności – realne !
                            PE 2025 = „business as usual”
      120%

      100%

      80%

      60%

      40%

      20%

        0%
          2005                    2010                         2015                       2020
      -20%

      -40%

      -60%

                     Wzrost jednoskow ego zużycia energii (na mieszkańca)
                     Wzrost jednostkow ego zużycie energii (na PKB)
                     Wzrost jednostkow ego PKB (na mieszkanca)
                     Wzrost jednostkow ego zużycia energii elektrycznej (na mieszkanca)
ITC


 Czy jest możliwe uzyskanie przewidzianego dla Polski
        15% udziału energii uzyskiwanej ze źródeł
                     odnawialnych?

      Teza: Konieczne jest pilne opracowane wiarygodnej prognozy
      krajowego potencjału ekonomicznego energii odnawialnej
      oraz opracowane strategii, która pozwoli wykorzystać
      ten potencjał.
      Należy dążyć, aby zobowiązania dotyczące energii odnawialnej
      były wymiarowane liczbami bezwzględnymi,
      a nie względnymi odniesionymi do całkowitego zużycia energii
ITC
      Polityka energetyczna UE             3 x 20 %
            15 % udziału energii odnawialnej – ?


  Prawdopodobne zapotrzebowanie w 2020 roku:

  na energię końcową      72,7 Mtoe = ok. 3050 PJ
                          15% = 460 PJ netto
                               = 510 PJ brutto
  W tym na energię elektryczną

      ok. 170 TWh x    18,4 % = 31 TWh
ITC               Polityka energetyczna UE                    3 x 20 %
                  15 % udziału energii odnawialnej – nie realne ?
         Przy cenie sprzedaży energii elektrycznej około 360 zł/MWh, a wiec
 trzykrotnie wyższej od rynkowej ceny energii, to w Polsce możliwe jest do
 wytworzenia około 20,4 TWh [1] (potrzebne 31 TWh), w tym:
 ok. 8 TWh w energetyce wodnej,
 ok. 2,1 TWh z maksymalnie dostępnych zasobów biomasy z lasów,
         (2,1 x 3,6 / 0.34 = 25 PJ)
 ok. 2,5 TWh z upraw energetycznych (30 PJ)
 ok. 7,8 TWh z elektrowni wiatrowych.
   7 800 000/1 500 = 5 200 MW = 2 600 wiatraków
       + 10,6 TWh = 7 000 MW = 3 500 wiatraków
   Uzyskanie 8 TWh energii elektrycznej z elektrowni wodnych wymagało
 będzie podwojenia obecnego poziomu wytwarzania, a to jest niemożliwe bez
 nowych inwestycji na Wiśle (kaskada dolnej Wisły – w tym kontrowersyjna
 Nieszawa).
      [1] Dane Stowarzyszenia Energii Odnawialnej z 2005 r.
ITC          Polityka energetyczna UE                          3 x 20 %
             15 % udziału energii odnawialnej – nie realne ?
                             Potencjał biomasy w Polsce
       900

       800

       700

       600

       500

       400

       300

       200

       100

         0
             Strategia   Zimny (01)   Hauf (01)   WWW (04) Ec BREC   ForBiom
                (01)                                          (04)     (05)

  ForBiom – Biomass Market Forming SAVE Programme Project No. 4.1031/Z/02-
   067/2002 Sincom Ref.: S07.24640Project Duration: October 2003 – April 2005
            Polityka energetyczna UE                   3 x 20 %
ITC
           15 % udziału energii odnawialnej – nie realne ?
                         Potencjał biomasy w Polsce
ForBiom – Biomass Market Forming SAVE Programme Project No. 4.1031/Z/02-
 067/2002 Sincom Ref.: S07.24640Project Duration: October 2003 – April 2005
ITC       Nowy system handlu
      uprawnieniami do emisji CO2
  Generalna zasada:
    zakup na aukcjach ograniczonej ,
    malejącej z roku na rok puli uprawnień.
  Pożądana cena 40 Euro/Mg (20 – 60)
  - tak aby opłacalne było składowanie (CCS)
  Problemy:
    - jak zapobiec spekulacji (np. wykupują
    kartele i sprzedają razem z paliwem)
ITC




 Czy technicznie i ekonomicznie realne jest wdrożenie
                    technologii CCS ?



 Teza: Jest bardzo prawdopodobne, że technologia CCS jest
 ślepą ścieżką rozwoju energetyki.
 Wydaje się, że sadzenie lasów jest efektywniejszym sposobem
 zmniejszenia koncentracji CO2 w atmosferze.
ITC
        Technologia CCS - Zmniejszenie sprawności


      Metoda         Technologia   Sprawność    Sprawność z
      usuwania                     bez usuwania usuwaniem
                                   CO2          CO2
      Post -         Parowa            46             33
      combustion
      Post –         Gazowo -          58             49
      combustion     parowa
      Pre -          IGCC              46             38
      combustion
      Pre -          NGCC              56             48
      combustion
      Oxy spalanie   Parowa            43             34

      Oxy spalanie   NGCC              58             48
ITC
      Koszty CCS




                   zł/MWh
ITC

Możliwości
składowania
CO2
w Polsce
ITC




 Czy nieunikniony wzrost kosztów wytwarzani energii
     elektrycznej nie spowoduje znacznie większego
   spadku PKB niż to prognozuje UE, a wdrożenie w
    energetyce nowych technologii da gospodarkom
                   impuls do rozwoju?

  Teza: ?
ITC


Czy pakiet 3 x 20% jest zgodny z obowiązującą w UE
                 zasadą solidaryzmu?


  Teza: Pakiet 3 x 20% nie uwzględnia zasady solidaryzmu
  i nie jest zgodny z duchem UE.


        Planowane mechanizmy realizacji pakietu 3 x 20%,
      szczególnie w zakresie CO2 są wyjątkowo niekorzystne
                      dla polskiej gospodarki.
ITC    Ceny energii elektrycznej, a struktura paliwowa
                Obecnie (2007) jednakowe w Polsce i Francji
                We Francji pozostaną niezmienione a w Polsce
                wzrosną o koszty uprawnień
           Francja                          Polska
      Struktura paliowa wytwarzani energii elektrycznej



                                                            Wegiel
                                                            Olej
                                                            Gaz
                                                            Woda + OZE
                                                            En. Jadrow a


Ceny energii elektrycznej Przemysł                   Gosp. domowe
Francja                   0,0541                     0,0945
Polska                    0,0541                     0,0941
ITC




      Wpływ ograniczeń „klasycznych emisji”
              na rozwój technologii


                 Janusz Lewandowski
ITC

 Historię rozwoju przemysłu i energetyki opartej na węglu, z
 punktu widzenia zanieczyszczania powietrza, podzielić
 można na 4 okresy:
   I brak świadomości oddziaływania na środowisko,
   II ograniczanie emisji pyłu – smog
          elektrofiltry, cyklony, filtry workowe
   III ograniczanie emisji dwutlenku siarki i tlenków azotu
       – kwaśnie deszcze
         IOS, palniki niskoemisyjne, SCR, NSCR,
  IV ograniczanie emisji dwutlenku węgla – efekt
      cieplarniany
        zmiana paliwa, podwyższanie sprawności, CCS
ITC

Największy wpływ na ograniczenie emisji pyłów w
energetyce mają niewątpliwie elektrofiltry.
Historia:
1821 (1824) M. Hohlfeld wytrącił dym w uziemionej rurce
1906 komercyjne urządzenie - F.G. Cottrell University of
     California, Berkeley.
1911 pierwszy elektrofiltr z płaskim układem elektrod
1982 pierwszy elektrofiltr elektrodami zbiorczymi
     o powierzchni 100.000 m2


 Rozwój elektrofiltrów wyprzedził prawne
 ograniczanie emisji pyłu
ITC
 Największe znaczenie dla odsiarczania spalin ma metoda
 mokra wapienna:
 lata 30 XX wieku
        instalacja skruberów w Londynie w fabryce Battersea
 lata 50- 60 XX wieku
       opanowana technicznie technologia

 W 1982 roku w USA mokra metoda odsiarczania stosowana
 była w elektrowniach o sumarycznej mocy ponad 28 tys
 MW, a w kolejnych o mocy ponad 14 tys. MW trwała budowa
 instalacji
 Rozwój mokrej metody IOS wyprzedził
 prawne ograniczanie emisji SO2
ITC

Elektrownia Dürnrohr w Austrii, przekazana do eksploatacji
w 1986 roku został wyposażona w:
   • elektrofiltry wstępne jednopolowe o skuteczności 90%
      i główne – czteropolowe o skuteczności 99,9%
   • instalację odsiarczania spalin pracująca wg metody
     półsuchej o skuteczności 90%
   • instalację odazotowania spalin pracującą
     z wykorzystaniem metody SCR o skuteczności 80%.

Można stwierdzić, że w połowie lat 80-tych ubiegłego wieku
w skali technicznej opanowane były technologie
redukujące do minimum emisje pyłu dwutlenku siarki i
tlenków azotu.
ITC
      Historia prawnych ograniczeń emisji
      – wybrane fakty
1979 - Genewa - konwencja dotycząca
  transgranicznego zanieczyszczania powietrza
  (Convention on Long-Range Transboundary Air
  Pollution)
1983 - Niemcy - restrykcyjne wymagania dotyczące
  emisji dwutlenku siarki, które dla instalacji o mocy w
  paliwie większej od 300 MW nie dopuszczały w
  spalinach stężeń większych niż 400 mg/m3,
  a w zakresie mocy 100 – 300 MW zobowiązywały do
  jego redukcji przynajmniej o 60%
1990 Polska - Rozporządzenie Ministra Ochrony
  Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia
  12 lutego 1990 r.
ITC
        Historia prawnych ograniczeń emisji
        w Polsce
      Standard emisji [mg/m3]

      4000
                     SO2
      3500

      3000                        PL’90                                       PL’98 i PL’01


      2500
      2000                                                                                            PL’05 (03) =UE’01
                                                                       SO2

      1500
                                  NOx
      1000
                                                                NOx
                                                                                                  NOx                     SO2
      500

         0
             1990

                    1992

                           1994

                                    1996

                                           1998

                                                  2000

                                                         2002

                                                                2004

                                                                       2006

                                                                                 2008

                                                                                        2010

                                                                                               2012

                                                                                                         2014

                                                                                                                2016

                                                                                                                          2018

                                                                                                                                 2020
      Dla instalacji spalania o mocy P>500 MW na węgiel kamienny,
      które uzyskały pozwolenie na budowę przed 1.07.1987 r
ITC Stosunek emisji rzeczywistej do teoretycznej z dużych
          źródeł spalania (LCP) w latach 1989-2007
   100
    90             Budowa IOS
    80
    70
    60
    50
    40
    30
    20
    10
     0
         1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
ITC   Ograniczenia emisji SO2, NOx i pyłu nie zmieniły
      struktury technologicznej krajowej energetyki
ITC

  Sprzężenia między rozwojem technologii i
  prawnymi ograniczeniami spowodowały, że
  instalacje oczyszczające spaliny osiągnęły
  skuteczność (sprawność), która w momencie
  ich powstawania wydawała się niemożliwa.
      Współczesne       elektrofiltry osiągają
  skuteczność przekraczającą 99,9% mokre
  instalacje odsiarczania 99%, a odazotowania
  (SCR) ponad 90%.
ITC
          Dyrektywa o emisjach przemysłowych


      Projekt dyrektywy o emisjach przemysłowych (DIRECTIVE OF THE
       EUROPEANPARLIAMENT AND OF THE COUNCIL on industrial emissions) –
       Dyrektywa IED - opublikowany został w Brukseli 21 grudnia 2007 r.
      • dyrektywa zmienia obowiązujące obecnie dyrektywy, przede wszystkim: IPPC
        (96/61) oraz LCP (80/2001)
      • dyrektywa znacząco zaostrza dopuszczalne standardy emisji dwutlenku siarki,
        tlenków azotu i pyłu oraz
      • dyrektywa wprowadza powszechny zakres agregacji instalacji spalania (np.
        kotłów), z których spaliny odprowadzane są przez jeden komin („instalacja
        spalania = komin”), a nawet zlokalizowane w bliskim sąsiedztwie („instalacja
        spalania = zakład”), agregowane są kotły o mocy w paliwie >3 MW

      • dyrektywa ma wejść w życie od 1 stycznia 2016 roku.
ITC
                                                   Standard emisji dwutlenku siarki
                                                   1600
                                                   1500
      brunatnego/kamiennego [mg/m3] – instalacje




                                                   1400
                                                   1300
            Standardy emisji SO2 dla węgla




                                                   1200
                                                   1100
                                                   1000
                     „istniejące”




                                                   900
                                                   800
                                                   700
                                                   600
                                                   500
                                                   400
                                                   300
                                                   200
                                                   100
                                                     0
                                                          0   50   100   150   200     250   300      350     400   450   500   550
                                                                                     Moc cieplna MW

                                                                                Rozporządzenie 2005     IED
ITC
                                                    Standard emisji tlenków azotu
                                                  700
      brunatnego/kamiennego[mg/m3] – instalacje




                                                  600
            Standardy emisji NOx dla węgla




                                                  500
                     „istniejące”




                                                  400


                                                  300


                                                  200


                                                  100


                                                   0
                                                        0   50     100    150     200     250   300      350    400     450     500    550
                                                                                        Moc cieplna MW

                                                            Rozporządzenie 2005 w. kamienny     IED      Rozporządzenie 2005 w. brunatny
ITC
                                                               Standard emisji pyłu
                                                120

                                                110
      brunatnego/kamiennego[mg/m3]–instalacje




                                                100
           Standardy emisji pyłu dla węgla




                                                90

                                                80
                    „istniejące”




                                                70

                                                60

                                                50

                                                40

                                                30

                                                20

                                                10

                                                 0
                                                      0   50    100   150   200     250   300      350    400   450   500   550
                                                                                  Moc cieplna MW

                                                                             Rozporządzenie 2005    IED
ITC
                Koszty wdrożenia Dyrektywy


        Z dyrektyw ą
      Bez dyrektyw y

                       0   10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000 70 000 80 000

           Now e jednostki kogeneracyjne      Now e jednostki kondensacyjne
           Now e jednostki szczytow e         Modernizacja jednostek


      Założenie:
              kotły ciepłownicze są zastępowane jednostkami kogeneracyjnymi
ITC             Końcowa wersja Dyrektywy
      •   wyłączenie z Dyrektywy pojedynczych instalacji (kotłów, turbin gazowych) o
          mocy mniejszej od 15 MW (pierwotnie 3 MW),
      •   wprowadzenie mechanizmu krajowego planu przejściowego, który pozwala,
          aby grupa instalacji mogła stopniowo zmniejszać średnie standardy emisji z
          poziomu określonego w dyrektywy LCP w roku 2016 do poziomu
          określonego w Dyrektywie IED w roku 2019,
      •   dopuszczenie, aby instalacja, która w latach 2016 – 2023 będzie
          pracowała sumarycznie nie więcej niż 20 000 godzin, a potem zostanie
          zlikwidowana, nie musiała spełniać standardów Dyrektywy IED,
      •   dopuszczenie znacząco wyższych standardów emisji dla instalacji
          szczytowych tj. pracujących poniżej 1500 godzin/rok.
      •   przesuniecie na rok 2023 terminu wdrożenia Dyrektywy dla instalacji o
          zagregowanej mocy mniejszej od 200 MW, w których produkcja ciepła
          przeznaczonego na potrzeby ogrzewania pomieszczeń i c.w.u stanowi
          ponad 50% całkowitej produkcji i które wystąpiły o pozwolenie nie później
          niż w 2002 roku.
ITC
                                     Problem kotłów WR 10
                     30                                                                                         450

                                                                                                                400
                     25
                                                                                                                350




                                                                                                                      Sumaryczna moc kotłów [MW]
                     20                                                                                         300
      Liczba sztuk




                                                                                                                250
                     15
                                                                                                                200

                     10                                                                                         150

                                                                                                                100
                     5
                                                                                                                50

                     0                                                                                          0
                          10-11   11-12   12-13   13-14   14-15    15-16   16-17   17-18    18-19    19-20

                                                                                           Zakres mocy kotłów
                                                           Sztuk   Moc
ITC
         IED a konkurencyjny rynek
      Dyrektywa w obecnej postaci poprzez skokowe
      wprowadzenia bardzo ostrych wymagań spowoduje
      istotne zmiany konkurencyjności poszczególnych
      przedsiębiorstw.
  • Przedsiębiorstwo A wyposażone np. w 4 kotły WR-10
    (moc w paliwie > 50 MW, ale każdy z kotłów o mocy <
    15 MW) nie będzie musiało wyposażać instalacji w
    wysokowydajne urządzenia oczyszczające spaliny
  • Przedsiębiorstwo B wyposażone np. w dwa kotły WR -
    25 i jeden WR- 5 taki obowiązek będzie miało.
ITC
        IED a konkurencyjny rynek
  • Konieczne będzie wprowadzenie na poziome kraju
    uregulowań prawnych, które wyrównają warunki, a
    to może oznaczać tylko zwiększenie wymagań także
    dla instalacji małych, nie podlegających Dyrektywie.
  • Działania takie będą także konieczne wobec
    wymagań jakie nakładają lub nałożą inne Dyrektywy
    Unii Europejskiej, przede wszystkim Dyrektywa
    CAFE oraz spodziewana nowa Dyrektywa ustalająca
    dopuszczalne poziomy emisji dla krajów
    członkowskich (nowa Dyrektywa NEC).
ITC
       System kastowy w energetyce
  1. źródła bez żadnych ograniczeń (np. ogrzewanie
     piecowe)
  2. zakłady z kotłami < 20 MW i kotłami < 5 MW – brak
     ograniczeń emisyjnych (ewentualnie indywidualne z
     powodu nadmiernej imisji)
  3. zakłady < 20 MW - poza ETS, poza IED
  4. zakłady <50 MW w kominie – poza IED, ETS
  5. zakłady >50 w kominie , ale bez kotłów >15 MW –
     czasowi wybrańcy losu, poza JED, ETS
  6. zakłady z instalacjami nowymi (po 1987)
      > 50 MW (za późno urodzeni) - ETS, IED
  7. zakłady >50 MW w kominie - ETS, IED
ITC
          Jak wyrównać szanse ?
      Jedynym sposobem jest wprowadzenie
       podatku węglowego uwzględniającego
       zawartość w paliwie C, S, N, popiołu
          poziom określony przez wartość uprawnienia
         do emisji CO2 oraz jednostkowy koszt
         odsiarczenia, odazotowania itd.
       1 Mg CO2 60 Euro 1 Mg C w węglu 16,4 Euro

       Podatek rozliczany uprawnieniami, zatrzymaną
        emisją itp.
ITC
        Krótkie podsumowanie
  W dotychczasowej historii ograniczania emisji
 zanieczyszczeń związanych w wytwarzaniem energii
 elektrycznej i ciepła udało się zachować właściwe relacje
 między rozwojem technologii, a prawnymi regulacjami
 określającymi dopuszczalne poziomy emisji. W efekcie
 doprowadziło to stworzenia niezwykle skutecznych
 technologii oczyszczania spalin bez nadmiernego wzrostu
 kosztów wytwarzania.
 Istnieje poważne niebezpieczeństwo, że regulacje prawne
 wprowadzone w dyrektywach ETS oraz IED doprowadzą do
 tak znaczącego wzrostu kosztów wytwarzania, że
 przedsiębiorstwom zabraknie środków na rozwój technologii.