dr inż. Tadeusz Pająk, Eur Ing TERMICZNE PRZEKSZTAŁCANIE ODPADÓW KOMUNALNYCH ALTERNATYWNĄ FORMĄ BEZPIECZEŃSTWA ENERGETYCZNEGO MIASTA dr inż. Tadeusz Pająk, Eur Ing

PLAN PREZENTACJI: odzysk energii z odpadów jako właściwe postrzeganie roli ITPOK, odzysku energii z odpadów jako źródło użutecznej energii dla wytwórców odpadów, rola ITPOK we współczesnych systemach gospodarki odpadami komunalnymi, ITPOK aktualnie w krajach UE, plany budowy i rozwoju ITPOK w krajach UE, dlaczego i ile ITPOK w Polsce, QUO VADIS polskich projektów ITPOK, optymalne technologie ITPOK oraz trendy w rozwoju technologii, ITPOK jako OZE oraz jako źródło CO2 neutralne, ITPOK jako źródło ciepła/chłodu, na przykładzie ITPOK w Wiedniu, Uppsala w Szwecji oraz Warszawy, Odzysk energii z odpadów w współspalarniach, podsumowanie.

INSTALACJA TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH, JAKO: element współczesnego systemu gospodarki odpadami, źródło ciepła sieciowego dla miasta, a tym samym alternatywa dla źródeł konwencjonalnych i jednocześnie forma bezpieczeństwa energetycznego miasta,

INSTALACJA TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH WE WSPÓŁCZESNYM, ZINTEGROWANYM SYSTEMIE GOSPODARKI ODPADAMI TEZA: instalacje termicznego przekształcania odpadów komunalnych (ITPOK), w języku ustawy o odpadach zwane także spalarniami odpadów, stanowią nieodłączny element nowoczesnych – zgodnych z prawem wspólnotowym i krajowym – systemów zintegrowanego zagospodarowania odpadów komunalnych, szeroko stosowanych w krajach UE–15 i ciągle w niewielkim zakresie w nowych krajach członkowskich UE.

W SYSTEMIE ZAGOSPODAROWANIA ODPADÓW MIEJSCE I ROLA ITPOK W SYSTEMIE ZAGOSPODAROWANIA ODPADÓW

IDEA STRUKTURY WSPÓŁCZESNEGO MODELU KOMPLEKSOWEJ GOSPODARKI ODPADAMI KOMUNALNYMI

INSTALACJE TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH W KRAJACH UE

SPALARNIE ODPADÓW KOMUNALNYCH W KRAJACH UE UE obecnie: około 370 ITPOK Polska obecnie: 1 instalacja

SPALARNIE ODPADÓW KOMUNALNYCH W KRAJACH UE UE obecnie: 43 mln Mg/a ~ 26% udziału (UE 15) ~ 17% udziału (UE 27) w stosowanych metodach przeróbki odpadów komunalnych (szczegółowe dane w artykule) Polska około 2014 r. 16% udziału

Ilość spalarni odpadów Brno – ok. 50 mln Euro z fund. ISPA INSTALACJE TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH W NOWYCH KRAJACH UE Kraj Ilość spalarni odpadów o wydajności >3 Mg/h Czechy (Praga, Brno i Liberec) 3 Brno – ok. 50 mln Euro z fund. ISPA Bułgaria, Rumunia Estonia Litwa, Łotwa Polska (Warszawa) 1 Słowacja (Bratysława, Trnawa) 2 Słowenia Węgry (Budapeszt) 1 + 1 projekt

PLANY BUDOWY I ROZWOJU INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH W KRAJACH UE TEZA: instalacje termicznego przekształcania odpadów komunalnych (ITPOK) są intensywnie rozbudowywane w wiodących krajach UE. Zasadniczym tego powodem jest spełnienie wymagań dyrektywy 1999/31/WE w sprawie składowania odpadów. W systemach gospodarki odpadami są stosowane od około 100 lat i perspektywy ich wykorzystania sięgają kolejnych dziesiątek lat.

NIEMCY Aktualnie: 66 ITPOK (2006) 18,5 mln Mg/a termicznie przekształconych odpadów komunalnych (2007) Plany rozbudowy: wobec tzw. „Deponieverbot” (1. 06. 2005 r.) – plany budowy ITPOK na łączną wydajność 7 mln, z tego od 1.06.2005 r. 2 mln Mg/a ITPOK jest już w eksploatacji (a to odpowiada wszystkim polskim obecnym planom w zakresie budowy ITPOK!!!), a kolejne 2,3 mln Mg/a ITPOK znajduje się aktualnie w zaawansowanym etapie budowy. Źródło danych: Materiały konferencyjne „Energie aus Abfall”, Berlin 2008. Wydawca: K.J. Thome-Kozmiensky, styczeń 2008 r.

PLANOWANY WZROST ZDOLNOŚCI PRZEROBOWYCH ITPOK W SZWECJI 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 2000 2002 2004 2001 2003 [ Mln ton] Istniejące W budowie Pozwolenie budowlane Planowane bez pozwolenia na budowę ca 2009 3,3 0,9 0,1 0,8 Profu

MODERNIZACJA LUB BUDOWA NOWYCH SPALARNI W SZWECJI Istniejące i planowane zakłady 2005 Istniejące Planowane nowe lub modernizacja Incineration WasteMap® Profu źródło: „Rosnący biznes” Johan Sundberg, Profu study, 2005 presented at ISWA, 4th Beacon Waste-to-Energy Conference, Malmö, 20/10/2005

AUSTRIA Aktualnie: 9 ITPOK (2007) 1,7 mln Mg/a termicznie przekształconych odpadów komunalnych (2007), zasadniczy powód rozbudowy: zakaz składowania odpadów w postaci nieprzetworzonej, wymagania dla składowania: < 5% TOC (wagowo) oraz < 6600 kJ/kg po przeróbce w MBA. Prognozy na rok 2012: kolejnych 6 nowych ITPOK, łączna prognozowana wydajność: 3,3 mln Mg/a Źródło danych: Materiały konferencyjne. Prof. K. Lorber -„Energie aus Abfall”, Berlin 2008. Wydawca: K. J. Thome-Kozmiensky, styczeń 2008 r.

NAJNOWSZE ITPOK W AUSTRII Land/miejscowość Ilość linii Wydajność całkowita [ Mg/h ] Rodzaj technologii Rok uruchomienia Wiedeń EBS Wiedeń Pfaffenau 1 2 x 16 110 000 250 000 fluidalna rusztowa 2004 jesień 2008 Dolna Austria Dürnrohr (rozbud.) 1 x 32,4 Mg/h 260 000 regionalna 2010 Górna Austria Wels WAV II 75 000 200 000 2005/06 (rozbudowa o drugą linię koszt ok. 100 mln Euro ) Karyntia Arnoldstein 80 000 wrzesień 2004 Styria Niklasdorf NÖ Zistersdorf 1 x 17,3 100 000 140 000 2003/2004 wiosna 2009  

WYBUDOWANE LUB PROJEKTOWANE ITPOK NA PRZYKŁADZIE AUSTRII DOLNA AUSTRIA, rozbudowa MVA Dürnrohr – stan budowy maj 2003 r. Przejęcie do eksploatacji po rozbudowie: 2010 r.

WYBUDOWANE LUB PROJEKTOWANE ITPOK NA PRZYKŁADZIE AUSTRII                                                                                                                                                  Górna Austria, Wels 2 – uruchomienie październik 2005 Wydajność 275 000 Mg/a, koszt rozbudowy ok. 100 mln Euro

WYBUDOWANE LUB PROJEKTOWANE ITPOK NA PRZYKŁADZIE AUSTRII Instalacja w Karyntii w Arnoldstein, 80 000 Mg/a, 10,7 Mg/h

WYBUDOWANE LUB PROJEKTOWANE ITPOK NA PRZYKŁADZIE AUSTRII OTWARTA 20 września 2008 r. Budowa 3 wiedeńskiej spalarni Pfaffenau, 250 000 Mg/a, koszt około 180 mln € UROCZYSTE OTWARCIE W DNIU 20 WRZEŚNIA 2008 r.

FRANCJA - PROJEKT ISSY LES MOULINEAUX Uruchomiona w kwietniu 2008 r.

FRANCJA - PROJEKT ISSY LES MOULINEAUX Podstawowe dane nt. projektu: 2 linie sortowania odpadów, w sumie 50 000 Mg/a, 2 linie spalania odpadów (2 x 30,5 Mg/h), w sumie 460 000 Mg/a, technologia rusztowa, Von Roll, suche oczyszczanie spalin, SCR, odzysk energii: 50 MWe oraz upust ciepłowniczy, koszt inwestycyjny: całkowity: 580 mln € ITPOK: 150 mln € przejęcie do eksploatacji: 2008

FRANCJA - PROJEKT ISSY LES MOULINEAUX Budynek instalacji w 2/3 wysokości pod poziomem lustra wody. Wysokość budynku wkomponowana w otoczenie – 21 m, wraz z kominem.

DLACZEGO I ILE POTRZEBNYCH JEST INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH W POLSCE? TEZA: Polska, podobnie jak inne kraje UE, zobligowana jest wypełnić zobowiązania wynikające z dyrektywy 1999/31/WE. Jednym z możliwych i w pełni uzasadnionych rozwiązań w tym aspekcie jest budowa ITPOK. Budowa ITPOK, stanowiących w systemie g.o. recykling energetyczny, nie zaprzecza metodom nadrzędnym, jak recykling materiałowy i organiczny.

POLSKA GOSPODARKA ODPADAMI KOMUNALNYMI AKTUALNIE wg danych z KPGO 2010 około 11,8 mln ton odpadów komunalnych wytwarzanych rocznie (wg stanu 2004 r.) duże miasta 360 kg/M,a średnio 273 kg/M,a 95,5% odpadów jest deponowane 2% kompostowanie 2% selektywna zbiórka odpadów 0,5% termiczne przekształcanie (tylko ZUSOK)

POLSKA NA TLE POZOSTAŁYCH KRAJÓW EU W ZAKRESIE STOSOWANYCH SYSTEMÓW GOSPODARKI ODPADAMI Source: CEWEP 2004

WYMAGANIA DOTYCZĄCE REDUKCJI ODPADÓW ULEGAJĄCYCH BIODEGRADACJI WIODĄCE KRYTERIUM DLA ESTYMACJI: WYMAGANIA DOTYCZĄCE REDUKCJI ODPADÓW ULEGAJĄCYCH BIODEGRADACJI Art. 5.2. dyrektywy 99/31/WE Art. 16a pkt. 2a oraz 4 znowelizowanej ustawy o odpadach (Dz. U. 2005, Nr 175, poz. 1458), wskazujący, że jest to ustawowo zapisane zadanie własne gminy w zakresie gospodarki odpadami.

WYMAGANIA DOTYCZĄCE REDUKCJI ODPADÓW ULEGAJĄCYCH BIODEGRADACJI Zgodnie z treścią art. 5.2 dyrektywy 99/31/WE oraz art. 16a ust.4 znowelizowanej ustawy o odpadach redukcję tę należy przeprowadzić w trzech, następująco zdefiniowanych etapach: do dnia 31 grudnia 2010 r. – ilość odpadów komunalnych kierowanych na składowiska wynosić ma nie więcej niż 75% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji w stosunku do masy tych odpadów wytworzonych w 1995 r., do dnia 31 grudnia 2013 r. – ilość odpadów komunalnych kierowanych na składowiska wynosić ma nie więcej niż 50% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji w stosunku do masy tych odpadów wytworzonych w 1995 r. , do dnia 31 grudnia 2020 r. – ilość odpadów komunalnych kierowanych na składowiska wynosić ma nie więcej niż 35% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji w stosunku do masy tych odpadów wytworzonych w 1995 r.

WYMAGANIA DOTYCZĄCE SKŁADOWANIA ODPOWIEDNIO PRZETWORZONYCH ODPADÓW KOMUNALNYCH Zgodnie z zapisami rozporządzenia Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 r. w sprawie kryteriów i procedur dopuszczenia odpadów do składowania na składowiskach danego typu (Dz. U. Nr 186, poz. 1553 z późn. zm.): od 01. 01. 2013 r. nie będzie można składować odpadów komunalnych, których wartości graniczne przekraczają: ogólny węgiel organiczny TOC > 5% strata przy prażeniu > 8% ciepło spalania > 6 MJ/kg

budowy lub modernizacji ITPOK. WYMAGANIA DOTYCZĄCE SKŁADOWANIA ODPOWIEDNIO PRZETWORZONYCH ODPADÓW KOMUNALNYCH c.d. Podobne przepisy, dotyczące zakazu składowania nieprzetworzonych odpadów komunalnych znacznie wcześniej weszły w życie np. w Austrii w Niemczech, Holandii, Belgii i jak wcześniej podano wymusiły tam potrzebę budowy lub modernizacji ITPOK.

MINIMALNA ILOŚĆ ITPOK W POLSCE ZGODNIE Z KPGO 2010 STRUMIEŃ ODPADÓW ULEGAJĄCYCH BIODEGRADACJI, KTÓRY NIE MOŻE TRAFIĆ NA SKŁADOWISKA, WYMAGA ZATEM UNIESZKODLIWIENIA LUB ODZYSKU: Ilość odpadów do unieszkodliwiania i odzysku wg danych KPGO 2010 do 31 grudnia 2010 2,50 mln Mg do 31 grudnia 2013 3,50 mln Mg kompostowanie spalanie kompostowanie spalanie 1,75 mln Mg 0,75 mln Mg 2,50 mln Mg 1,0 mln Mg (1,5 mln Mg odpady zmieszane)* (2,0 mln Mg zmieszane)* 7 ITPOK 10 ITPOK * - przy przyjęciu 50% udziału masowego odpadów biodegradowalnych

STAN ROZWOJU PROJEKTÓW BUDOWY ITPOK W DUŻYCH POLSKICH MIASTACH LUB REGIONACH KRAJU TEZA: ITPOK zostały decyzją Rady Ministrów wpisane na listę indykatywną Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2007 – 2013 i stanowią kluczowe projekty w zakresie poprawy stanu krajowych systemów zagospodarowania odpadów komunalnych i wypełnienia przez Polskę kluczowych zobowiązań akcesyjnych w sektorze Środowisko.

  PERSPEKTYWY BUDOWY W POLSCE ITPOK „METRO – SPALARNIA” wg Prof. E. Kempy   MIASTO Planowana  wydajność [ Mg/a ] Ewentualna lokalizacja  Perspektywa uruchomienia [ rok ] KRAKÓW 539,03 mln zł 250 000 w trakcie negocjacji społecznych powyżej 2010 KATOWICE 1o 539,03 mln zł 2o 539,03 mln zł regionalna (Ruda Śląska) regionalna (Katowice) w latach: 2010 ÷ 2015 Szczecin 3000 mln ~ 140 000 Zespół Elektrociepłowni Gdańsk 539 mln zł ~ 250 000 1.) Regionalna dla Trójmiasta pow. 2010 WARSZAWA 1o 533,04 mln zł 2o brak szacunku 265 200 2.) b.d. teren ZUSOK, druga linia brak powyżej 2013 ŁÓDŹ 660 mln zł ~ 250 000 w trakcie analizy POZNAŃ 640 mln ~ 200 000 w trakcie negocjacji społeczn. BIAŁYSTOK 407 mln ~ 100 000 regionalna, teren EC powyżej 2010 Łączna wydajność: 1 955 000 Mg/a Łączny koszt inwestycyjny: 4 694 mln zł 1.) - instalacja wykorzystująca paliwo z odpadów typu RDF, BRAM 2.) - dotyczy uruchomienia drugiej linii dla istniejącej obecnie spalarni na terenie Zakładu Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych

OPTYMALNE TECHNOLOGIE INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH – TRENDY W ROZWOJU TECHNOLOGII TEZY: wśród 370 ITPOK odpadów dominują paleniska z rusztem mechanicznym, kilka procent stanowią technologie fluidalne, wśród nowych projektów ITPOK realizowanych w wiodących krajach UE technologie rusztowe nadal dominują. W żadnym z realizowanych tam projektów nie ma technologii plazmowych czy pirolitycznych.

TRENDY W ROZWOJU TECHNOLOGII optymalna wydajność dla pojedynczej linii to 200 000 Mg/a, przechodzenie na wyższe parametry pary, powyżej 400 oC i powyżej 40 bar i osiąganie wyższych sprawności wytwarzania energii elektrycznej (poziom 30% netto), praca w kogeneracji, podnoszenie poziomu bezpieczeństwa ekologicznego ze strony żużli – technologia SYNCOM Verfahren 2, poprzez stosowanie spalania w atmosferze wzbogaconej w tlen, obniżanie limitu tlenków azotu, < 100 mg/m3u, poprzez stosowanie technik katalitycznych SCR.

SPALANIE NA RUSZCIE W ATMOSFERZE WZBOGACONEJ W TLEN – np SPALANIE NA RUSZCIE W ATMOSFERZE WZBOGACONEJ W TLEN – np. TECHNOLOGIA SYNCOM VERFAHREN

INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH, JAKO ODNAWIALNE ŹRÓDŁO ENERGII TEZY: dyrektywa 2001/77/WE, poprzez definicję biomasy, zalicza frakcje ulegające biodegradacji do źródeł OZE, wynikające stąd konsekwencje dla produkcji energii elektrycznej i ciepła i traktowania ich w odpowiedniej części, jako OZE stosuje szereg państw UE eksploatujących ITPOK (Holandia, Belgia, Dania, Włochy, Słowacja i inne).

OD DYREKTYWY 2001/77/WE DO ART. 44 UOO ART. 44 ust. 8 i 9 UOO DYREKTYWA 2001/77/WE Art. 2b. DEFINICJA BIOMASY JAKO OZE ODPADY O CHARAKTERZE BIO SĄ BIOMASĄ I OZE Jednak tylko w procesie ich termicznego przekształcania ART. 44 ust. 8 i 9 UOO FAKULTATYWNE ROZPORZĄDZENIE MŚ DO ART. 44

FAKULTATYWNE ROZPORZĄDZENIE MŚ DO ART. 44 STAN ZAAWANSOWANIA PROJEKTU FRAKCJE BIO JAKO OZE W ZMIESZANYCH ODPADACH KOMUNALNYCH W PALIWACH Z ODPADÓW (poza paliwami z art. 49a UOO) Projekt rozporządzenia MŚ rozporządzenia w sprawie szczegółowych warunków technicznych kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów komunalnych, jako energii z odnawialnego źródła energii Rozporządzenia MG z dnia 14.08.2008 w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczania opłaty zastępczej oraz zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii - § 2 (definicja biomasy) i § 4.1. (wyliczający OZE) Zachowanie wymagań jak dla spalarni i współspalarni

INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH, JAKO ŹRÓDŁO CO2 NEUTRALNE TEZY: podczas I okresu rozliczeniowego emisji CO2 (2005 – 2007), spalarnie odpadów komunalnych nie były brane pod uwagę, w drugim okresie rozliczeniowym emisji CO2 (2008 – 2012), szczególnie wobec drastycznego zmniejszenia limitów emisji CO2, kwestia traktowania ITPOK jako źródeł CO2 neutralnych, staje się coraz bardziej aktualna.

INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH, JAKO ŹRÓDŁO CIEPŁA SIECIOWEGO NA PRZYKŁADZIE WIEDNIA, UPPSALA ORAZ KOPENHAGI TEZY: odpady komunalne to 3, co do potencjału, źródło energii, w odróżnieniu od paliw kopalnych źródło to ma charakter niewyczerpalny, wszak odpady będą powstawać tak długo, jak długo będą istnieć społeczności, termiczne przekształcanie odpadów, w odróżnieniu od ich składowania, nie jest marnotrawstwem surowców, a źródłem użytecznej dla ich wytwórców energii.

ZNACZENIE ENERGII ZAWARTEJ W ODPADACH WŚRÓD INNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ (2002) Mln toe* Hydroenergia 15 Drewno 8,3 Odpady (Spalanie) 1,5 (5.5%) ® 22,5 mln MWhe Biopaliwa 0,36 Pozostałości rolnicze 0,26 Pompy cieplne 0,23 Biogaz 0,14 Geotermia 0,13 Wiatr 0,07 Słońce, fale 0,03 Całkowita 25,93 Billions of savings Lato / Zima 0,3 (zmiana czasu letniego) * 0,222 toe/MWhe, ratio Ademe État de l’Art 2000

PRODUKCJA CIEPŁA SIECIOWEGO NA PRZYKŁADZIE WIEDNIA

SCHEMAT WIEDEŃSKIEGO SYSTEMU PRZESYŁU CIEPŁA SIECIOWEGO OMV Raffinerie Simmering Własne Obce Leopoldau CIEPŁOWNIE Energ. Konw. EbS SIEĆ CIEPŁOWNICZA Flötzersteig Spalarn. odp. Spittelau Kotły szcz. Arsenal UŻYTKOWNIK Kagran Energ.przem. Inzersdorf Hrachowina/Henkel

MOC ZAINSTALOWANA U WYTWÓRCÓW ZDALACZYNNEJ ENERGII CIEPLNEJ WIEDEŃ 2005 Moc ITPOK łącznie – 6%

Udział ITPOK łącznie – 23,1% ZDALACZYNNA ENERGIA CIEPLNA WYTWORZANA PRZEZ POSZCZEGÓLNYCH WYTWÓRCÓW ENERGII - WIEDEŃ 2005 Udział ITPOK łącznie – 23,1%

PRODUKCJA CIEPŁA SIECIOWEGO NA PRZYKŁADZIE ITPOK UPPSALA, SZWECJA

PRODUKCJA CIEPŁA SIECIOWEGO NA PRZYKŁADZIE ITPOK KOPENHAGA, ZUSOK WARSZAWA

WSPÓŁSPALARNIE ODPADÓW, JAKO ŹRÓDŁO CIEPŁA SIECIOWEGO energetyka wg zasady poniżej 1%, energetyka wg zasady powyżej 1%, cementownie – specyficzne źródło ciepła dla potrzeb własnych.

PODSUMOWANIE ITPOK to wyłącznie element zintegrowanego systemu gospodarki odpadami. ITPOK to także istotne źródło ciepła, które poprzez ITPOK może służyć do zaopatrywania wytwórców odpadów w ciepło sieciowe/chłód i energię elektryczną, stanowiąc alternatywę dla źródeł konwencjonalnych i zwiększając bezpieczeństwo energetyczne miasta. Pozyskiwana z ITPOK energia ma cechy OZE i tak też będzie traktowana i rozliczana wobec prawa polskiego. Współczesne ITPOK są w pełni bezpieczne ekologicznie, a wiodącą i nadal rozwijaną technologią jest palenisko z ruchomym rusztem.

DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ pajak@imir.agh.edu.pl