Metoda określania udziałów frakcji biochemicznych i kopalnych

150
nr 1(13)/2010
Termiczne przekształcanie odpadów komunalnych
Agnieszka Wypych, Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Metoda określania udziałów frakcji
biochemicznych i kopalnych nośników
energii oraz emisji CO2
podczas eksploatacji instalacji spalania odpadów
N
iniejszy artykuł należy traktować jako głos w toczącej się obecnie
dyskusji dotyczącej rozliczania udziału energii chemicznej frakcji
biodegradowalnych w energii chemicznej całej masy zmieszanych odpadów
komunalnych kierowanych do termicznego przekształcania. Przedstawiono
w nim propozycję rozliczenia tego udziału dzięki zastosowaniu tzw. metody
bilansowej.
Polsce planowane jest wybudowanie co najmniej dziesięciu spalarni
odpadów, dlatego potencjalni operatorzy tych obiektów powinni już teraz
zastanowić się, jak określić energię chemiczną zawartą we frakcji biogennej
zmieszanych odpadów oraz ilość emitowanego CO2 podczas spalania tej
frakcji.
W
W
ubiegłym roku powstał kolejny
już projekt Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie szczegółowych warunków technicznych kwalifikowania części energii odzyskanej z
termicznego przekształcania odpadów
komunalnych. O ile można zgodzić się
z wymienionymi w projekcie tego rozporządzenia rodzajami frakcji odpadów kwalifikowanych jako biomasa,
to dyskusyjny jest sposób rozliczania
udziału energii chemicznej frakcji biodegradowalnych w energii chemicznej
całej masy zmieszanych odpadów komunalnych kierowanych do termicznego przekształcania.
Według projektu rozporządzenia
wartość tę określać się będzie jako wartość ryczałtową na poziomie 42% całości energii odzyskanej w wyniku termicznego przekształcania odpadów, a
dla udokumentowania tej wartości będzie się przeprowadzać raz na 3 lata
badania odpadów (badanie trwa rok i
polega na pobraniu w miesiącu minimum czterech próbek o masie minimum 100 kg). Niedogodnością metody „ryczałtowej” jest założona „z góry” wartość 42% energii chemicznej z
frakcji biodegradowalnych. Jeśli spalarnia osiągnie większą wartość, ponosi ewidentną stratę z tytułu utraty potencjalnie należnego przychodu. Jest
to sprzeczne z prawem nakładającym
na kraje Unii Europejskiej wymóg, aby
udział ten był jak największy. Dlatego
należy sobie zadać pytanie, czy można te wielkości określić precyzyjniej.
Dodatkowo, aby dokonać obliczeń
emisji CO2, ważne jest uzyskanie odpowiedzi na pytania:
„„ jaka jest ilość węgla pochodzącego
z frakcji kopalnej i biomasy w zmieszanych odpadach?
„„ ile energii produkowanej jest z frakcji kopalnej i biomasy?
„„ jaka jest wielkość biogennej i kopalnej emisji CO2?
„„ jaka jest dokładność obliczeń?
„„ Metoda bilansowa
– co nam daje?
Wynalazcami metody bilansowej
są Helmut Rechberger, Johann Fellner oraz Olivier Cencic, których patent opublikowany został w Dzienniku Europejskiego Urzędu Patentowego z dnia 25.10.2006 r. (Dziennik nr
2006/43). Zgłaszający projekt Vienna University of Technology testował
metodę przez siedem miesięcy (lipiec
2007 – styczeń 2008 r.). Metoda ta została wdrożona m.in. w trzech spalarniach odpadów w Austrii o łącznej wydajności 700 000 t/rok.
Zakłady Pomiarowo-Badawcze
Energetyki „Energopomiar” Sp. z o.o.
dysponują licencją i programem obliczeniowym.
Rys. 1. Koncepcja budowy oprogramowania
Zaletą metody bilansowej jest
możliwość dokładnego obliczenia ilości energii produkowanej z biomasy
podczas spalania zmieszanych odpadów przy mniejszych nakładach pracy
i mniejszych kosztach, czyli unikając
sortowania odpadów w spalarni oraz
częstych analiz chemicznych odpadów.
Poza tym z uwagi na zmienne parametry fizyko-chemiczne odpadów, wyniki mogą być określane dla dowolnego
czasookresu (wyniki tygodniowe, miesięczne, kwartalne, roczne).
„„ Metodyka obliczeń
i oprogramowanie
Metodyka zastosowana w obliczeniach opiera się na ułożeniu pięciu bilansów masowych (masy odpadów, popiołu, węgla pierwiastkowego, tlenu, różnicy pomiędzy powstałym CO2, a zużytym O2) i jednego bilansu energii, zestrajanych następnie
z danymi eksploatacyjnymi ze spalarni odpadów oraz obliczeniu za pomocą metody Monte Carlo i rachunku wyrównawczego wartości opałowej
i zawartości węgla pierwiastkowego
odpadów (z podziałem na frakcje: biogenną i kopalną). Pomijając tok obliczeń, należy zaznaczyć, że symulacja
Monte Carlo została ujęta w przewodniku opracowanym przez Wspólny Komitet ds. Przewodników Metrologicznych (JCGM) pod kierownictwem dyrektora Międzynarodowego Biura Miar,
jako „nowe podejście w dziedzinie wyrażania niepewności pomiaru”, a zarazem jako „walidująca dla innych metod
obliczeniowych niepewności pomiaru”.
Oprogramowanie służące do obliczania m.in. wartości opałowej dla frakcji biogennej i kopalnej zawartej w odpadach złożone jest z dwóch modułów:
A i B. Moduł A jest zainstalowany przy
spalarni odpadów, natomiast moduł B
usytuowany jest w Energopomiarze,
co pozwoli uzyskać obiektywne wyniki
końcowe. Koncepcja budowy oprogramowania została przedstawiona na rysunku 1. Zadania poszczególnych modułów są następujące:
151
Termiczne przekształcanie odpadów komunalnych
nr 1(13)/2010