Ekologiczne zalety ciepłownictwa

Ekologiczne zalety ciepłownictwa
Autor: Ryszard Śnieżyk
("Biznes&Ekologia" – nr 106-107/2011)
Istotnym aspektem ochrony środowiska jest maksymalne dbanie o czyste pozyskiwanie
energii. Najwięcej zanieczyszczeń może powstawać przy produkcji ciepła, gdyż niemal 40%
węgla zużywamy do ogrzewania i podgrzewania ciepłej wody użytkowej. W Polsce
podstawowym paliwem jest węgiel kamienny i brunatny.
Należy dążyć do minimalizacji ilości dwutlenku siarki (SO2, powodującego "kwaśne
deszcze"), tlenków azotu (NOx) , pyłów oraz dwutlenku węgla (CO2), wymieniając
najważniejsze.
Drogi do tego, słusznego, celu mogą być różne. Najważniejsze z nich to: zmiana paliwa,
zwiększenie sprawności wytwarzania energii, nowe technologie i wykorzystywanie
odnawialnych źródeł energii. Dodatkową zaletą OŹE jest eliminowanie paliw kopalnych i
zastąpienie ich niewyczerpalnymi zasobami, które podlegają "regeneracji".
Z punktu widzenia ekologii, ciekawą metodą produkcji energii cieplnej są systemy
ciepłownicze. Wszystkie duże i średnie miasta zasilane są z ciepłowni i elektrociepłowni
(produkują również energię elektryczną). Budowa takich systemów polega na istnieniu dużej,
centralnej ciepłowni wyposażonej w kotły ogrzewające wodę, która poprzez sieć ciepłowniczą
dostarcza ciepło do budynków. Ponieważ temperatury i ciśnienia wody w sieci ciepłowniczej są
znacznie wyższe wartości niż te, które są w domowych instalacjach centralnego ogrzewania, t
potrzebne są urządzenia do ich przetworzenia. Odbywa się to tzw. węzłach ciepłowniczych.
Na pierwszy rzut oka, nie wszyscy uważają, że taki sposób produkcji i dostarczania energii
jest ekonomiczny i uzasadniony energetycznie, a także powoduje znaczne zanieczyszczenia
środowiska.
Otóż najważniejszymi zaletami systemów ciepłowniczych są:
• znacznie mniejsza moc centralnego źródła ciepła niż suma mocy kotłów
indywidualnych (w każdym budynku lub mieszkaniu),
• możliwość ekonomicznego oczyszczania spalin ze szkodliwych zanieczyszczeń
(SO2, NOx, pyłów itp.),
• możliwość stosowania relatywnie tanich paliw,
• łatwość zmiany paliwa,
• niższe koszty obsługi niż w przypadku kotłowni lokalnych,
• bardzo łatwa możliwość wprowadzenia wysokosprawnej kogeneracji.
Szczególnie ważnym argumentem jest mniejszy koszt inwestycyjny ciepłowni, gdyż
zmniejszenie mocy takiego źródła może wynosić nawet 50%. Znaczy to, że z powodu
współczynnika niejednoczesności poboru ciepła buduje się połowę kotłów!
Powszechne twierdzenie, że systemy ciepłownicze są kosztowne inwestycyjnie, bo
konieczne jest budowanie sieci ciepłowniczej, która dodatkowo powoduje "olbrzymie" straty
ciepła. Nie jest to prawda, gdyż obniżenie kosztów źródła ciepła jest większe niż koszty budowy
sieci ciepłowniczej. Straty ciepła są niższe niż różnica sprawności między ciepłowniami a
małymi kotłami, które dodatkowo pracują z małym obciążeniem (niska sprawność) i są często
przewymiarowane.
Podawana przez producentów kotłów gazowych sprawność rzędu 92%, a nawet w
przypadku kotłów kondensacyjnych do 106% nie jest sprawnością eksploatacyjna w warunkach
występujących w konkretnym budynku. Znane są przypadki, że ciepłownia gazowa (kocioł o
mocy 9,3 MW) przy małym obciążeniu miała 40% sprawności! Kotły gazowe w warunkach
eksploatacyjnych mają sprawność od 75 do 85%.
Średnie straty ciepłą na przesyle wynoszą w Polsce około 12-13% ilości wyprodukowanej
w źródłach ciepła energii. Na przykład ciepłownia na węgiel brunatny (w Zgorzelcu)
charakteryzuje się w ciągu całego sezonu ogrzewczego (bo tylko wtedy pracuje) sprawnością
80%. Jak wynika z powyższych spostrzeżeń, różnica sprawności wytwarzania ciepła w
systemach ciepłowniczych a indywidualnymi kotłowniami gazowymi jest niewielka.
W przypadku kotłowni węglowych, szczególnie nie zmodernizowanych, sprawność wynosi
średnio 50 do 55%. Wynika z tego, że przyłączenie takich kotłowni do sieci ciepłowniczej jest
bardzo opłacalne ekonomicznie oraz ekologicznie.
Nieprawdziwym mitem jest pogląd, że likwidacja sieci ciepłowniczej przyczyni się do
zwiększenia efektywności energetycznej zaopatrzenia w ciepło do ogrzewania i przygotowania
ciepłej wody użytkowej.
Jeżeli dysponujemy odpowiednio dużym źródłem ciepła to zastosowanie filtrowania spalin
w celu usunięcia pyłów jest łatwe i skuteczne, bo osiąga nawet 99%. W małych obiektach takie
instalacje są zbyt kosztowne.
Podobnie, budowa instalacji odsiarczania spalin jest możliwe przy odpowiedniej wielkości.
Dotychczas nie skonstruowano efektywnych i tanich metod odazotowania spalin, gdyż dostępne
metody, przeważnie katalityczne nie spełniają wymagań ekonomicznych.
Równie niesłuszne jest proponowanie podziału istniejących systemów ciepłowniczych na
mniejsze przez tworzenia małych układów kogeneracyjnych na przykład gazowych.
Niestety, panujące co jakiś czas mody są niesłychanie szkodliwe. Dotyczy to również
ciepłownictwa. Najistotniejsze z nich, to wspomniany już podział dużych systemów na mniejsze.
Błędy w projektowaniu węzłów ciepłowniczych (zastosowanie płytowych wymienników ciepła,
szczególnie do ciepłej wody użytkowej), podział grupowych węzłów ciepłowniczych na
indywidualne, eliminowanie zasobników ciepłej wody użytkowej) prowadzi do znacznych
wahań przepływu wody sieciowej i dużych zmian obciążenia źródeł ciepła. Wymusza to dużą
zmienność pracy urządzeń (kotłów, turbin i generatorów energii elektrycznej w
elektrociepłowniach). Powoduje to znaczne obniżenie efektu kogeneracji i wyraźnie zmniejsza
sprawność wytwarzania energii. Jednocześnie zwiększa koszty i wymaga podnoszenia cen ciepła.
Brakuje potwierdzenia rzeczywistych strat ciepła preizolownaych sieci ciepłowniczych.
Powierzchowne obserwacje wskazują, że może być problem, bo niemal powszechnie przez całą
zimę pozostają ślady na śniegu wskazujące na przebieg przewodów. Może to wynikać ze zbyt
małego zagłębienia sieci (w strefie przemarzania gruntu) i spadku temperatury w otoczeniu rur
poniżej zera stopni Celsjusza.
Błędy i szkodliwe mody mogą doprowadzić do ich stopniowej likwidacji przez odłączanie
się odbiorców. Jest to najgorsze z możliwych rozwiązań. Wcale nie jest pewne, że odbiorcy
zastosują bardzo kosztowne odnawialne źródła energii lub niskoemisyjne, na przykład gaz
ziemny. Biorąc pod uwagę poziom ekonomiczny Polski, może to doprowadzić do stosowania
paliw w postaci śmieci, odpadów i opon. Może to spowodować znaczne zwiększenie
zanieczyszczenia środowiska i to znacznie większym stopniu niż jest to obecnie przy
zaopatrzeniu w ciepła z systemów ciepłowniczych.
Podczas XV Forum Ciepłowników Polskich (Międzyzdroje 20-20.09.2011) Pan Profesor
Janusz Lewandowski (Politechnika Warszawska) zaproponował przejście ciepłownictwa na
emeryturę, bo osiągnęło wiek 65 lat. Otóż ciepłownictwo jest znacznie starsze, gdyż pierwsze
ogrzewanie "zdalaczynne" uruchomił Rietchel w roku 1902 w Berlinie. Jeszcze starsze systemy
ciepłownicze powstały w USA w latach siedemdziesiątych XIX wieku. Były to systemy parowe.
Całkowicie się nie zgadza z tezą Pana Profesora, bo ciepłownictwo ma sens ekonomiczny,
ekologiczny i technologiczny. Proponuję się zapoznać z pozycją ciepłownictwa w Szwecji i
Danii, aby poznać znacznie więcej argumentów. A dlaczego na przykład koło nie zostało
odesłano na emeryturę?
Należy dążyć do eliminacji błędów i krytyczne podchodzeniu do mód kształtowanych
przez producentów urządzeń (również z zakresu odnawialnych źródeł energii).
Ciepłownia węglowa PEC Stargard Szczeciński współpracowała z ciepłownią geotermalną.
Decyzja o stosowaniu OŹE powinno następować tylko w przypadku opłacalności w czasie
nie dłuższym niż żywotność urządzeń, czyli 15-20 lat. Oczywiście dotacje i inne formy dopłaty
są absolutnie niedopuszczalne! W Polsce powinny one być stosowane na szeroką skalę dopiero
kiedy ich efektywność energetyczna będzie dostatecznie wysoka, a koszty do przyjęcia przy
naszym poziomie ekonomicznym.
Należy podkreślić, że racjonalne rozwijanie systemów ciepłowniczych jest ekonomicznie i
ekologicznie uzasadnionym dążeniem do znacznego zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska.
Preizolowana sieć ciepłownicza (średnica 600 mm) we Wrocławiu (12.01.2009, temperatura -13 oC, pokrywa śniegu
około 20 cm).