biuletyn wdrożeń - Czystsza Produkcja GIG Katowice

BIULETYN WDROĩEē
CZYSTSZEJ PRODUKCJI
Egzemplarz bezpłatny
1/2011 (31)
0RWWR=LHPLQLHRG]LHG]LF]\OLĤP\SRQDV]\FKSU]RGNDFK=LHPLĐZ\SRİ\F]\OLĤP\RGQDV]\FKZQXNyZ
Projekt „Czystsza Produkcja i zrównowaĪony SPIS TREĝCI
rozwój”
1. Projekt „Czystsza Produkcja
Zarząd Narodowego Funduszu Ochrony ĝrodowiska i
i zrównowaĪony rozwój”
Gospodarki Wodnej podjął w dniu 28 wrzeĞnia 2011 r. 2. Ogniwo paliwowe – czyste Ĩródło energii!
decyzjĊ o dofinansowaniu projektu „Czystsza
Produkcja i zrównowaĪony rozwój”. Celem projektu jest promowanie systemów zarządzania ochroną
Ğrodowiska, zarówno niesformalizowanych (Czystsza Produkcja), jak i sformalizowanych (ISO 14001,
EMAS). Integralną czĊĞü projektu stanowi Akademia ZrównowaĪonego Rozwoju. Projekt „Czystsza
Produkcja i zrównowaĪony rozwój” adresowany jest do szerokiego grona odbiorców, jakie stanowią
przedstawiciele samorządów i administracji wszystkich szczebli, kadra zarządzająca i pracownicy
małych, Ğrednich oraz duĪych przedsiĊbiorstw, a takĪe osoby zainteresowane problemami szeroko
rozumianej ochrony Ğrodowiska. Projekt „Czystsza Produkcja i zrównowaĪony rozwój” obejmuje siedem
zadaĔ o charakterze merytorycznym, które opisano poniĪej.
Zadanie 1. Projekt badawczy GIG: Ekonomiczne aspekty wdroĪenia czystych technologii
wĊglowych
Celem badaĔ jest opracowanie uniwersalnej metodyki oceny efektywnoĞci finansowej i ekonomicznej
wdraĪanych czystych technologii wĊglowych, a nastĊpnie ocena tych technologii w róĪnych wariantach i
skalach ich zastosowania. Wynikiem przeprowadzonych badaĔ bĊdzie wskazanie optymalnych rozwiązaĔ
technicznych i technologicznych oraz przedstawienie powiązanych z nimi zmiennych krytycznych i ryzyk
decydujących o efektywnoĞci finansowej i ekonomicznej. W wyniku wielowariantowych analiz okreĞlone
zostanie pole rozwiązaĔ decyzyjnych w zakresie zastosowanych technik i technologii.
Zadanie 2. Wydawanie Biuletynu WdroĪeĔ Czystszej Produkcji
Materiały opracowane w ramach projektu „Czystsza Produkcja i zrównowaĪony rozwój” bĊdą
publikowane w formie Biuletynu WdroĪeĔ Czystszej Produkcji w polskiej i angielskiej wersji jĊzykowej.
W Biuletynie WdroĪeĔ Czystszej Produkcji zamieszczane bĊdą informacje dotyczące sformalizowanych
systemów zarządzania Ğrodowiskowego oraz aktualnych wydarzeĔ związanych z ochroną Ğrodowiska
przyrodniczego w kraju i na Ğwiecie. Biuletyny wykorzystywane zostaną do promocji projektu podczas
targów ekologicznych, w kontaktach z przedstawicielami paĔstw Unii Europejskiej oraz podczas
seminariów organizowanych przez Krajowe Centrum WdroĪeĔ Czystszej Produkcji GIG. Biuletyny
zostaną zamieszczone na stronie internetowej Centrum.
Zadanie 3. Prowadzenie i aktualizacja strony internetowej Centrum
Przedmiot zadania stanowi rozwój oraz bieĪąca obsługa serwisu internetowego Krajowego Centrum
WdroĪeĔ Czystszej Produkcji GIG w jĊzyku polskim i angielskim (http//cp.gig.katowice.pl). Strona
internetowa Centrum prezentuje wyniki realizacji zadaĔ projektu oraz zawiera aktualne informacje na
temat waĪnych wydarzeĔ w dziedzinie ochrony Ğrodowiska w kraju i za granicą.
Jednym z elementów strony internetowej jest tematyczna rubryka CzĊsto Zadawane Pytania. Obszar
tematyczny rubryki obejmuje szeroko rozumiane zagadnienia dotyczące zarządzania Ğrodowiskowego.
W ramach zadania prowadzone bĊdzie ponadto forum dyskusyjne na temat systemów zarządzania
Ğrodowiskowego.
GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA – Zakład OszczĊdnoĞci Energii i Ochrony Powietrza
Krajowe Centrum WdroĪeĔ Czystszej Produkcji
Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice
tel.: 32 259 21 38 e-mail: [email protected] http://cp.gig.katowice.pl
Opracowanie biuletynu: Jacek Boba, Joanna KrzemieĔ
Redakcja i skład: Jacek Boba
Biuletyn dofinansowano ze Ğrodków Narodowego Funduszu Ochrony ĝrodowiska i Gospodarki Wodnej
Zadanie 4. Organizacja seminariów promujących Czystszą ProdukcjĊ i zarządzanie Ğrodowiskowe
W ramach projektu „Czystsza Produkcja i zrównowaĪony rozwój” promowana bĊdzie idea Czystszej
Produkcji oraz systemy zarządzania Ğrodowiskowego.
Program seminarium obejmuje nastĊpujące zagadnienia:
1. Współczesne strategie ochrony Ğrodowiska,
2. Rozwój systemów zarządzania Ğrodowiskowego - od Czystszej Produkcji przez ISO 14001 do
EMAS,
3. Podstawowe elementy systemu zarządzania Ğrodowiskowego, zgodnego z wymaganiami normy
PN-EN ISO 14001:2005,
4. Wprowadzenie do wspólnotowego systemu ekozarządzania i audytu EMAS.
Seminaria promocyjne zaplanowano na IV kwartał 2011 r., II kwartał 2012 r. oraz I kwartał 2013 r.
Udział w seminariach promocyjnych jest bezpłatny.
Zadanie 5. Warsztaty doskonalące wiedzĊ na temat zrównowaĪonego rozwoju
Warsztaty zatytułowane „Podstawowe zagadnienia zrównowaĪonego rozwoju” zostaną zorganizowane w
III kwartale 2012 r.
Celem warsztatów jest zapoznanie uczestników z:
• zasadami ekoprojektowania,
• praktycznym funkcjonowaniem systemu zarządzania
Ğrodowiskowego,
• doskonaleniem wybranych elementów systemu
zarządzania Ğrodowiskowego (Czystsza Produkcja,
ISO 14001, EMAS),
• formułowaniem niezgodnoĞci w systemie zarządzania
Ğrodowiskowego,
• prowadzeniem auditów wewnĊtrznych systemu
fot. autora
zarządzania Ğrodowiskowego.
Zadanie 6. Akademia ZrównowaĪonego Rozwoju
Zakres tematyczny Akademii ZrównowaĪonego Rozwoju obejmuje najwaĪniejsze zagadnienia
bezpoĞrednio lub poĞrednio związane ze zrównowaĪonym rozwojem takie jak np.: planowanie
przestrzenne, formy ochrony przyrody, gospodarka komunalna, ochrona powietrza, systemy informacji
przestrzennej, procedura oceny oddziaływania na Ğrodowisko, konsultacje społeczne i instytucjonalne w
aspekcie programowania i zarządzania Ğrodowiskiem oraz planowanie strategiczne i operacyjne
zrównowaĪonego rozwoju gminy.
Cykl szkoleniowy obejmuje ponadto wizyty studyjne oraz wykłady prowadzone przez prelegentów z
instytucji szczebla krajowego i regionalnego, praktyków, ekspertów a takĪe goĞci zagranicznych.
Zadanie 7. Projekt GIG: „DziałalnoĞü upowszechniająca kształtowanie ĞwiadomoĞci administracji
publicznej w zakresie zrównowaĪonego rozwoju, zgodna z polityką ekologiczną paĔstwa - w
ramach prowadzonej Akademii ZrównowaĪonego Rozwoju”
Działania promocyjne i informacyjne w ramach projektu, uwzglĊdniające zasady zrównowaĪonego
rozwoju, adresowane są do decydentów oraz uczestników procesu programowania – w tym uczestników
organizowanej Akademii ZrównowaĪonego Rozwoju. Wspomniane działania polegaü bĊdą - miĊdzy
innymi - na promocji idei zrównowaĪonego rozwoju na stronie internetowej Krajowego Centrum
WdroĪeĔ Czystszej Produkcji GIG, organizacji seminarium upowszechniającego ideĊ Akademii i
priorytety polityki paĔstwowej w zakresie zrównowaĪonego rozwoju oraz organizacji dwóch prezentacji
dobrych praktyk w wybranych gminach Ğląskich.
Ponadto w ramach projektu „Czystsza Produkcja i zrównowaĪony rozwój” dofinansowane są zadania
obejmujące koordynacjĊ i zarządzanie projektem oraz obsługĊ finansowo-ksiĊgową projektu.
WiĊcej informacji na temat poszczególnych zadaĔ projektu moĪna znaleĨü na stronie internetowej
Krajowego Centrum WdroĪeĔ Czystszej Produkcji GIG: http//cp.gig.katowice.pl (JB)
2
Ogniwo paliwowe – czyste Ĩródło energii!
ĝwiatowa gospodarka paliwowa opiera siĊ obecnie na wĊglu, gazie ziemnym i ropie naftowej, które
nazywane są nieodnawialnymi Ĩródłami energii. Spalanie tych paliw negatywnie wpływa na Ğrodowisko
naturalne poprzez emisjĊ takich zanieczyszczeĔ, jak CO, CO2, NOx i SO2. Ten negatywny wpływ
produktów spalania kopalnych Ĩródeł energii na otoczenie powoduje, Īe ogniwa paliwowe są
postrzegane, jako doskonałe Ĩródło alternatywne, poniewaĪ ich oddziaływanie Ğrodowiskowe jest
minimalne. W przypadku ogniw paliwowych zasilanych wodorem jedynym odpadem jest para wodna.
Ogniwa paliwowe to urządzenia generujące energiĊ uĪyteczną bezpoĞrednio z reakcji elektrochemicznej,
nie zachodzi w nich proces spalania taki jak w tradycyjnych silnikach spalinowych. Reakcja odbywa siĊ
w obecnoĞci katalizatora, czyli substancji chemicznej, która wpływa na jej przebieg i w efekcie zwiĊksza
jej szybkoĞü. Budowa ogniwa paliwowego jest doĞü prosta, składa siĊ ono z 2 elektrod (katoda i anoda)
oddzielonych elektrolitem, czyli substancją przewodzącą prąd. Elektrolit moĪe mieü postaü stałą, czyli
membrany lub ciekłą. WłasnoĞci ogniwa paliwowego takie jak temperatura pracy, rodzaj paliwa oraz
sprawnoĞü zaleĪą od rodzaju stosowanego elektrolitu. KaĪdy typ ogniwa paliwowego posiada zalety i
wady, które decydują o sposobie jego zastosowania na skalĊ przemysłową. Podstawowe typy ogniw
paliwowych zestawiono w poniĪszej tablicy.
Temperatura
pracy, °C
Czas
Īycia, h
SprawnoĞü,
%
75
75
5 000
5 000
35-60
35-40
650-1000
40 000
45-60
wodór
210
30 000
35-50
wodór, metanol, metan,
biogaz, LPG (Liquefied
Petroleum Gas)
650
40 000
40-50
Typ
Elektrolit
Paliwo
PEMFC
DMFC
polimer
polimer
SOFC
ceramika
wodór
metanol
wodór, metanol, metan,
biogaz, LPG (Liquefied
Petroleum Gas)
PAFC
kwas
fosforowy
(100%)
MCFC
stopiony
wĊglan Li/K
Ogniwa paliwowe mogą byü łączone ze sobą szeregowo i/lub równolegle w układy mobilne tworząc tzw.
stosy, co zapewnia zwiĊkszenie mocy (rys.1). Teoretycznie ogniwo paliwowe pracuje tak długo jak długo
dostarczane jest paliwo i utleniacz, ale w praktyce Ğredni czas pracy, podczas którego ogniwo paliwowe
działa niezawodnie wynosi około 10 000 godzin, czyli 14 miesiĊcy. DługoĞü czasu Īycia ogniwa zaleĪy
m.in. od sposobu jego obciąĪenia, ale przede wszystkim, od jakoĞci stosowanego paliwa. Zawarte w
paliwie zanieczyszczenia powodują zatykanie porowatej struktury elektrod, w wyniku czego maleje
wydajnoĞü urządzenia.
Ogniwo paliwowe moĪe byü zasilane prawie kaĪdym rodzajem paliwa, warunek jest jeden – paliwo
musi byü bogate w wodór.
Współczesne ogniwa paliwowe najczĊĞciej wykorzystują wodór, jako paliwo oraz tlen, jako utleniacz.
Przeszkodą w rozpowszechnianiu ogniw wodorowych są wymagania techniczne dotyczące
przechowywania wodoru (wysokie ciĞnienie, niska temperatura). Do tego wszystkiego dochodzi jeszcze
niebezpieczeĔstwo wybuchu wodoru w kontakcie z powietrzem. Dystrybucja wodoru wymaga stworzenia
nowej infrastruktury lub gruntownej modernizacji juĪ istniejącej, co jest barierą przy wprowadzeniu
paliwa wodorowego na rynek komercyjny.
Konkurencją dla ogniw paliwowych zasilanych wodorem jest metanol, który jest wyjątkowo dogodny, bo
łatwy w składowaniu, nadaje siĊ do dystrybucji w typowych stacjach tankowania paliw. Metanol jest
najprostszym związkiem organicznym z grupy alkoholi o wzorze chemicznym CH3OH. Wadą metanolu
są jego własnoĞci korozyjne, co wiąĪĊ siĊ z koniecznoĞcią stosowania w ogniwach paliwowych drogich
katalizatorów na bazie platyny.
3
MoĪliwoĞci zastosowania ogniw paliwowych są ogromne. Począwszy od stacjonarnych systemów, czyli
jednostek generujących energiĊ elektryczną i ciepło (tzw. systemy CHP – Combined Heat and Power) lub
dodatkowych Ĩródeł prądu o mocach rzĊdu kilkudziesiĊciu lub kilkuset kilowatów, jak i duĪych
elektrowni o mocy kilku megawatów. Urządzenia te czĊsto znajdują zastosowanie jako dodatkowe,
awaryjne Ĩródła energii wszĊdzie tam gdzie ciągłoĞü zasilania jest bardzo waĪna, m.in. szpitale, obiekty
wojskowe, przemysł oraz w miejscach o trudnym dostĊpie do sieci elektrycznych. Ogniwa paliwowe
mogą wiĊc, zasilaü nie tylko urządzenia elektryczne, ale równieĪ ogrzewaü wodĊ uĪytkową i
pomieszczenia. Kolejnym obszarem zastosowania ogniw paliwowych jest transport i komunikacja. WĞród
zalet ogniw paliwowych stosowanych jako napĊd
Ğrodków transportowych wymienia siĊ ich wysoką
sprawnoĞü - kształtującą siĊ na poziomie 60%.
SprawnoĞü silników spalinowych wynosi na ogół od
25 - 40%. Inne zalety ogniw paliwowych to: niski
poziom hałasu i wibracji – ogniwa paliwowe działają
cicho w przeciwieĔstwie do silników tłokowych,
produkcja energii bezpoĞrednio napĊdzającej silniki
elektryczne, brak spalania paliwa w czasie postoju.
Ogniwa paliwowe są coraz czĊĞciej stosowane nie
tylko w samochodach osobowych, ale równieĪ w
innych rodzajach pojazdów i Ğrodków transportu,
takich jak: autobusy, łodzie, samoloty, motocykle, a
takĪe wózki widłowe i inwalidzkie. Ogniwa
Rys. 1. Budowa stosu ogniw paliwowych.
paliwowe mogą byü stosowane w zastĊpstwie
tradycyjnych baterii i akumulatorów m.in. w sprzĊcie elektronicznym, którego rynek zbytu jest ogromny.
Wysoka cena ogniw paliwowych nie stanowi bariery dla zastosowania ich w robotyce. Zalety ogniw
paliwowych tj. stosunkowo mała masa układu zasilania oraz brak kabli zasilających powodują, Īe są
chĊtnie wykorzystywane w tej dziedzinie. Ogniwa paliwowe mogą równieĪ współpracowaü z innymi
urządzeniami produkującymi energiĊ - przykładowo z ogniwami fotowoltaicznymi jako układy
hybrydowe.
Prace nad rozwojem ogniw paliwowych lub ich ulepszeniem prowadzone są na całym Ğwiecie, zwłaszcza
w USA, Wielkiej Brytanii i Japonii. Wydatki inwestycyjne poniesione na ogniwa paliwowe przez USA i
Wielką BrytaniĊ stanowią prawie 70% Ğwiatowych wydatków rynku ogniw paliwowych. Unia
Europejska skupia swoją uwagĊ głównie na rozwoju ceramicznych ogniw paliwowych duĪej mocy do
1 MW.
W Polsce w tematykĊ ogniw paliwowych zaangaĪowane są m.in.:
• Instytut Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, który opracowuje nowy rodzaj katalizatora,
• Instytut Chemii Przemysłowej (im. prof. Ignacego MoĞcickiego) - Zakład Elektrochemii i Podstaw
Technologii - Zespół Ogniw Paliwowych w zakresie budowy i charakterystyki ogniw paliwowych z
elektrolitem polimerowym,
• Instytut Energetyki - Pracownia ogniw paliwowych w Warszawie, który prowadzi prace badawczo rozwojowe w zakresie technologii wysokotemperaturowych, tlenkowych ogniw paliwowych SOFC.
Szacuje siĊ, Īe juĪ po roku 2015 nastąpi stopniowe wdraĪanie technologii wytwarzania energii opartej na
ogniwach paliwowych w urządzeniach codziennego uĪytku. Producenci samochodów równieĪ na ten rok
zapowiadają rozpoczĊcie seryjnej produkcji pierwszych samochodów FCV (Fuel Cell Vehicle)
wykorzystujących energiĊ z ogniw paliwowych. Nadal najwiĊkszą przeszkodą w komercjalizacji
pojazdów i urządzeĔ wykorzystujących energiĊ z ogniw paliwowych jest ich wysoka cena. (JK)
Materiały Ĩródłowe:
•
•
•
•
•
•
•
http://www.fuelcells.org/news/updates.html
http://www.ichp.pl/zespol-ogniw-paliwowych
http://www.ien.com.pl/pl/cop/index.php
http://ichf.edu.pl/
http://www.ogniwa-paliwowe.com/
http://www.imiue.polsl.pl/dane/mylinks/ogniwa/
Fuel Cell Technologies Market Report, Energy Efficiency & Renewable Energy, June 2011
4