EMISJA PYŁU PM10 i PM2.5 ZE ŹRÓDEŁ CIEPŁA MAŁEJ MOCY W OBSZARZE OBJĘTYM PROJEKTEM mgr inż. Marian Cenowski Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice

Obliczenia emisji pyłu PM10 oraz PM2.5 w Projekcie CLEANBORDER Obliczenia wykonano dla lat 2006 i 2007 wykorzystując dane o powierzchni zabudowy mieszkaniowej z uwzględnieniem sposobów wytwarzania ciepła, charakterystyki cieplnej budynków oraz danych meteorologicznych. Obszar obliczeń po polskiej stronie obejmował 241 gmin w 3 województwach przylegających do granicy polsko – czeskiej oraz ponad 2000 jednostek (tzw. obeców) po stronie czeskiej Celem przeprowadzonych obliczeń emisji pyłów PM10 i PM2.5 było wytypowanie obszarów (gmin) o największym zagrożeniu emisją pyłu z niskich źródeł ciepła oraz opracowanie programów minimalizacji emisji pyłu dla 3 wybranych gmin

Schemat obliczeń emisji pyłów PM10 i PM2.5 DANE O POWIERZCHNI MIESZKAŃ Z PODZIAŁEM NA RODZAJE ŹRÓDEŁ CIEPŁA i TYPY PALIW Dane meteo o rozkładzie temperatury Jedn. zapotrz. ciepła GJ/m2C ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO SPRAWNOŚĆ CIEPLNA ŹRÓDEŁ ZUŻYCIE PALIW WSKAŹNIKI EMISJI DLA PM10 i PM2.5 Metodyka obliczeń została przedstawiona na schemacie. Obejmowała ona kolejno: EMISJE ROCZNE PM10 i PM2.5 [kg/r] Dane o powierzchni zabudowy i liczbie mieszkańców WSKAŹNIKI NARAŻENIA NA EMISJĘ PYŁU [kg/M], [g/m2]

Dane o sposobach ogrzewania Bazując na danych GUS określono udziały różnych systemów grzewczych w powierzchni ogrzewanych mieszkań w poszczególnych gminach Źródła wykorzystujące paliwa gazowe i paliwa płynne zostały zagregowane, natomiast w grupie kotłów węglowych dokonano podziału na 3 typy. Ostatecznie uwzględniono następujące rodzaje źródeł: - centralne ogrzewanie(sieciowe) - piece węglowe (kaflowe, żeliwne, kominki itp.) - kotły węglowe komorowe starego typu - kotły węglowe komorowe nowego typu - kotły węglowe z automatycznym sterowaniem - kotły na węgiel brunatny (tylko po stronie czeskiej) - źródła ciepła na paliwo gazowe (GZ, LPG) - źródła ciepła na paliwo ciekłe (oleje opałowe, nafta) - źródła ciepła na biomasę - ogrzewanie elektryczne

Dodatkowe założenia do obliczeń W obliczeniach założono, że w przypadku centralnego ogrzewania sieciowego i ogrzewania elektrycznego emisja niska pyłów nie występuje (emisja występuje wtedy w miejscu wytwarzania energii – ciepłowni, elektrowni, jednak jest znacznie niższa). Obok źródeł indywidualnych uwzględniono kotłownie wbudowane, obsługujące budynki wielo mieszkaniowe (ze względu na brak danych statystycznych o typach stosowanych paliw założono udział węgla w 90% i gazu w 10%) Struktura rodzajowa kotłów węglowych została opracowana we własnym zakresie, po analizie danych ankietowych o wieku kotłów (programy PONE)

Udziały różnych systemów grzewczych w powierzchni ogrzewanych mieszkań Na wykresie przedstawiono udziały % różnych źródeł ciepła stosowanych do ogrzewania mieszkań. Wynika z niego że około 19 % mieszkań jest podłączonych do zewnętrznych sieci cieplnych, około 63 % posiada własne źródła opalane paliwem stałym (różne rodzaje węgla kamiennego z dodatkiem drewna (często także odpadów komunalnych) 13% posiada ogrzewanie gazowe, 1% olejowe, 3%elektryczne, a zaledwie 0,1% wykorzystuje inne paliwa, w tym biomasę.

Udziały różnych rodzajów paliw w powierzchni mieszkań ogrzewanych z indywidualnej kotłowni co Na wykresie przedstawiono udziały % różnych źródeł ciepła stosowanych do ogrzewania mieszkań. Wynika z niego że około 19 % mieszkań jest podłączonych do zewnętrznych sieci cieplnych, około 63 % posiada własne źródła opalane paliwem stałym (różne rodzaje węgla kamiennego z dodatkiem drewna (często także odpadów komunalnych) 13% posiada ogrzewanie gazowe, 1% olejowe, 3%elektryczne, a zaledwie 0,1% wykorzystuje inne paliwa, w tym biomasę.

Udziały różnych rodzajów paliw w powierzchni mieszkań ogrzewanych piecami Na wykresie przedstawiono udziały % różnych źródeł ciepła stosowanych do ogrzewania mieszkań. Wynika z niego że około 19 % mieszkań jest podłączonych do zewnętrznych sieci cieplnych, około 63 % posiada własne źródła opalane paliwem stałym (różne rodzaje węgla kamiennego z dodatkiem drewna (często także odpadów komunalnych) 13% posiada ogrzewanie gazowe, 1% olejowe, 3%elektryczne, a zaledwie 0,1% wykorzystuje inne paliwa, w tym biomasę.

1 etap obliczeń - obliczenie zapotrzebowania na ciepło Określono roczne zapotrzebowanie ciepła (GJ/rok) do ogrzewania mieszkań w poszczególnych gminach z uwzględnieniem rzeczywistych warunków meteorologicznych w latach 2006 i 2007 i charakterystyki cieplnej budynków Q = qm* P * k qm - wskaźnik określający zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania, odniesiony do powierzchni mieszkalnej P - powierzchnia ogrzewanych mieszkań w danej klasie cieplnej k- liczba tzw. stopniodni w sezonie grzewczym Na etapie inwentaryzacji zabudowy mieszkaniowej wydzielono 3 rodzaje budynków, zależnie od czasu budowy i wykonanych termomodernizacji, różnicując wskaźniki zapotrzebowania na ciepło: ‘- budynki o małych stratach ciepła 1,1 W/m2 °K - budynki o przeciętnych stratach ciepła 1,6 W/m2 °K - budynki o dużych stratach ciepła 2,5 W/m2 °K

2 etap obliczeń - obliczenie zużycia paliw Znając całkowite zapotrzebowanie gminy na ciepło i udziały poszczególnych typów źródeł w powierzchni mieszkań, obliczono produkcję ciepła, a następnie zużycie paliw przez poszczególne typy źródeł: Z = Q/ [GJ/rok] gdzie: Q – zapotrzebowanie na ciepło dla danego typu źródeł  - średnia sprawność źródła ciepła

Charakterystyka źródeł ciepła Typy źródeł ciepła Średnia sprawność [%] Piece węglowe (kaflowe, żeliwne, kuchenne itp.) 50 Kotły węglowe komorowe starego typu 55 Kotły węglowe komorowe nowego typu 75 Kotły węglowe z automatycznym sterowaniem (retortowe) 82 Źródła ciepła na paliwa gazowe (gaz ziemny, LPG) 92 Źródła ciepła na paliwa ciekłe (olej, nafta) 87 Źródła ciepła na biomasę 72 Sprawność cieplna źródeł wynosi od 50% (a czasem nawet mniej) dla pieców kaflowych i starych kotłów komorowych do ponad 90 % dla kotłów gazowych. Niska sprawność cieplna jest powodowana niepełnym spalaniem paliwa i stratami kominowymi

3 etap obliczeń - obliczenie emisji pyłu E = we* Zp Średnie wartości wskaźników emisji w zależności od typu paliwa i rodzaju źródła Rodzaj źródła ciepła Wskaźnik emisji PM10 [g/GJ] Wskaźnik emisji PM2.5 [g/GJ] Piece węglowe (kaflowe, żeliwne, kuchenne itp.) 450 438 Kotły węglowe komorowe starego typu* 460 448 Kotły węglowe komorowe nowego typu 130 121 Kotły węglowe z automatycznym sterowaniem 70 61 Źródła ciepła na paliwa gazowe 0.5 Źródła ciepła na paliwa ciekłe (oleje opałowe, nafta) 3 2.7 Źródła ciepła na biomasę 109 103 Z analizy wskaźników emisji wynika, że znaczący wpływ na poziom emisji pyłu spalanie paliw stałych – węgla i biomasy. Źródła wykorzystujące paliwa ciekłe i gazowe mają znikomy udział w emisji (z uwagi na wskaźniki emisji jak i niski udział w produkcji ciepła (olej)

Porównanie wskaźników emisji pyłu PM10 i PM2 Porównanie wskaźników emisji pyłu PM10 i PM2.5 z różnych typów źródeł ciepła co sieciowe i ogrzewanie elektryczne – emisja zerowa

Zmienność emisji pyłu PM10 w kotle komorowym starego typu opalanym węglem kamiennym* * Dane pomiarowe TU Ostrava W kotłach nowego typu taka zmienność emisji nie występuje – emisja podlega niewielkim wahaniom

Wyniki inwentaryzacji emisji pyłu PM10 i PM2.5 w gminach

Wyniki obliczeń emisji pyłu PM10 w gminach dla 2007 r. [kg/rok]

Gminy o największej emisji PM10 z małych źrodeł ciepła (2007 r.) Gmina Województwo Emisja PM10 [t/rok] Wałbrzych woj. dolnośląskie 794 Rybnik woj. śląskie 746 Bielsko-Biała 475 Jelenia Góra 378 Nysa woj. opolskie 274 Pszczyna 273 Jastrzębie-Zdrój 232 Głuchołazy 224 Opole 223 Czerwionka-Leszczyny 218

Sumaryczna emisja pyłu PM10 i PM2 Sumaryczna emisja pyłu PM10 i PM2.5 z małych źródeł ciepła po polskiej stronie analizowanego obszaru przygranicznego Rok Emisja PM10 [ton/rok] Emisja PM2.5 [ton/rok] 2006 21420 20800 2007 20210 19620 Zmiana emisji 2007/2006 - 5,7% Emisja roczna pyłu PM10 w gminach wynosiła od 15 t/rok do 790 t/rok

4 etap obliczeń – określenie wskaźników narażenia na emisję pyłu Określono stopień narażenia na pył na obszarach zabudowy mieszkaniowej w poszczególnych gminach biorąc pod uwagę 2 parametry: 1) Wx - wielkość emisji PM10 na mieszkańca [kg/M] 2) Wy - wielkość emisji PM10 na m2 obszaru zabudowanego [g/m2] Każdy z tych wskaźników jest miarą narażenia na pył,ale można je również zastosować w postaci skumulowanej Wn = Wx/Wxśr +Wy/Wyśr Ta metoda pozwala na jednoczesną ocenę obszarów o różnych typach zabudowy (miasto, wieś)

Wyniki obliczeń emisji i ranking gmin

Wskaźnik narażenia na emisję PM10 z ogrzewania mieszkań w gminach – 2007 r. Obszary o największym narażeniu: Rejon Nowej Rudy w woj. dolnośląskim Rejon Nysy w woj. opolskim Rejon Wodzisławia w woj. śląskim

Gminy o największym narażeniu na pył – woj. dolnośląskie

Gminy o największym narażeniu na pył – woj. opolskie

Gminy o największym narażeniu na pył – woj. śląskie

Gminy wytypowane do dalszej analizy Na podstawie przeprowadzonego rankingu i w porozumieniu z reprezentantami gmin do dalszych analiz i opracowania programów minimalizacji emisji zostały wytypowane: Rydułtowy – woj. śląskie Paczków – woj. opolskie Nowa Ruda (miasto) – woj. dolnośląskie Dla wytypowanych gmin: - zostaną zweryfikowane dane dot. charakterystyki źródeł emisji i ich rozmieszczenia na podstawie istniejących opracowań, podkładów geodezyjnych i przeprowadzonych wizji w terenie - zostaną przeliczone wielkości emisji pyłów zostanie przeprowadzone modelowanie rozkładów stężeń pyłu - zostaną zaproponowane różne warianty działań ograniczających emisję

Inwentaryzacja emisji pyłów - podsumowanie Oceny narażenia mieszkańców na pył PM10 i PM2.5 pochodzący z niskich źródeł ciepła dokonano poprzez wykorzystanie danych statystycznych o powierzchni mieszkań i sposobach ich ogrzewania z uwzględnieniem rodzajów paliw; Przeprowadzono charakterystykę różnych rodzajów źródeł ciepła stosowanych do ogrzewania mieszkań (sprawność cieplna, charakterystyka paliwa, wskaźniki emisji pyłu) Opracowano kalkulator emisji umożliwiający szacowanie emisji pyłów z procesu ogrzewania mieszkań w zależności od zmian temperatury zewnętrznej; kalkulator jest dostępny na stronie internetowej projektu i umożliwia wykonanie szacunków emisji pyłu na poziomie jednostki administracyjnej oraz określenie efektów ekologicznych dla różnych wariantów działań ograniczających emisję (termomodernizacja, wymiana źródeł ciepła, uciepłownienie) Obliczone dane o emisji pyłu zostały wykorzystane do modelowania stężeń pyłu w obrębie każdej jednostki administracyjnej – w celu oszacowania udziału niskich źródeł ciepła stwierdzonych stężeniach pyłu

Dziękuję za uwagę