Trigeneracja – sposób na efektywność energetyczną i czyste środowisko?

Dużo hałasu powstało, gdy wreszcie uchwalono tzw. „mały trójpak energetyczny” czyli ustawę z dnia 26 lipca 2013 roku o zmianie ustawy prawo – energetyczne i niektórych innych ustaw (weszła w życie w dniu 11 września br.). Media oraz różni „znawcy tematu” koncentrowali się na wsparciu finansowym dla sektora OZE, jednak to tylko pewien wycinek nowych rozwiązań.  Warto zwrócić uwagę na nową definicję odnawialnych źródeł energii (o czym jeszcze napiszę w następnym poście), a także zdefiniowano odbiorców wrażliwych energii elektrycznej i paliw gazowych (którym przyznaje się ryczałt na zakup opału – takim osobom należy przecież pomóc ze względów czysto ludzkich ale i środowiskowych, aby zużywali gaz i elektryczność zamiast marnej jakości węgla i plastikowych butelek…).

         Interesującym rozwiązaniem (chociaż nie takim nowym, ponieważ ustawa – prawo energetyczne wskazuje na nie od 2007 roku!), jest proces tzw. trigeneracji (trójgeneracji) – czyli jednoczesnego wytwarzania energii cieplnej oraz mechanicznej lub elektrycznej, a także chłodu użytkowego, w celu zmniejszenie ilości i kosztu energii pierwotnej niezbędnej do wytworzenia każdej z tych form energii odrębnie. W nauce wskazuje się, że jest to po prostu technologiczne rozszerzenie kogeneracji (tzw. energii skojarzonej/combined heat and power/CHP) – czyli równoczesnego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej lub mechanicznej w trakcie tego samego procesu technologicznego (art. 3 pkt 33 ustawy – prawo energetyczne). Co ciekawe, brak legalnej definicji trigeneracji w naszej ustawie. Jedynie w art. 3 pkt 34 ustawy – prawo energetyczne możemy odnaleźć wskazanie na trigenerację... ale w definicji ciepła użytkowego w kogeneracji (sic!): ciepło wytwarzane w kogeneracji, służące zaspokojeniu niezbędnego zapotrzebowania na ciepło lub chłód, które gdyby nie było wytworzone w kogeneracji, zostałoby pozyskane z innych źródeł. Skoro w Polsce coraz częściej korzystamy z klimatyzacji, uregulowanie tej kwestii będzie jak znalazł...

        Umieszczenie prawnej definicji trigeneracji w prawie energetycznym (oraz innych ustawach „branżowych”) mogłoby być bardzo pomocne dla tak ważnej sprawy jaką jest szeroko rozumiana efektywność energetyczna (choćby w kwestii zachęt podatkowych)...

            Tym bardziej, że ukazał się projekt ustawy o charakterystyce energetycznej budynków z dnia 23 października 2013 roku, która za jeden z celów uznaje zwiększenie liczby budynków o niemal zerowym zużyciu energii (trzeba będzie wdrożyć jedną z unijnych dyrektyw). Procesy kogeneracji i trigeneracji mogą być pomocne w zakresie zapewnienia poszanowania energii (konwencjonalna produkcja energii elektrycznej to wydajność rzędu około 30%, podczas, gdy kogeneracja oznacza przetwarzanie aż do 90% paliwa w energię użytkową(!), a przy tym mniejsze zużycie paliw kopalnych czyli czystsze środowisko!). Warto też pamiętać, że pierwsza na świecie komercyjna elektrownia należąca do niejakiego Thomasa Edisona (uruchomiona w 1882 roku) była siłownią opartą właśnie o proces kogeneracji!

         Trigenerację zdefiniowano i wypromowano w Australii, poprzez nowelizację szeregu ustaw i strategii krajowych. Jednak najlepsi w „recyklingu energii” są Duńczycy i Holendrzy.

Miejska wyspa ciepła i inne objawy zanieczyszczenia termicznego

Za oknami zima… Sezon grzewczy w pełni… Dlatego też, grudniowe felietony będą poświęcone „zimowym” problemom środowiskowym, takim jak efektywność energetyczna, odśnieżanie dróg, ochrona zwierząt (karpie) i lasów (choinki). Na rozgrzewkę (intelektualną, rzecz jasna) – zanieczyszczenia termiczne!

Ogrzewanie (nie tylko mieszkań)

Przez bardzo długi czas nie przyjmowano do wiadomości, że istnieje „zanieczyszczenie cieplne”. Skoro woda jest czysta i „tylko” podgrzana, to w czym problem? W miarę rozwoju przemysłu (w szczególności sektora energetycznego) wykorzystującego wody chłodnicze, zauważono, że zrzut podgrzanych wód do rzek i jezior (w klimacie środkowoeuropejskim może to być nawet 36 °C!) nie jest obojętne dla środowiska. Polecam definicję prosto ze słownika autorstwa Europejskiej Agencji Środowiska: http://glossary.eea.europa.eu/EEAGlossary/T/thermal_pollution.

Tak więc, zakłócenie stosunków termicznych jezior włączanych w systemy chłodnicze elektrowni i elektrociepłowni (charakterystyczne wieże chłodnicze oraz ogromne kłęby pary wodnej nad nimi…), a w związku z tym, znaczne podniesienie temperatury wód jeziornych, skutkujące zwiększeniem parowania z wolnej powierzchni wodnej. Oznacza to więc ubytki w zasobach wodnych i zmiany klimatyczne w najbliższej okolicy, co może znacząco wpływać na populację roślin i zwierząt czy uprawy rolne.

Podniesienie temperatury wody powoduje zmniejszenie ilości rozpuszczonych w niej gazów, w tym tego najważniejszego – tlenu. Zwiększa się prawdopodobieństwa wystąpienia zakwitów glonów. Co to oznacza w praktyce? Duszenie się ryb i zarastanie zbiorników wodnych, o wędkowaniu i plażowaniu można zapomnieć... Szczególnie narażone są ryby łososiowate!

Co ciekawe, broszury spółek energetycznych, opisujące ich wpływ na środowisko koncentrują się na emisji CO₂, wytwarzaniu odpadów i ścieków… Ani słowa o emisji ciepła!

Miejskie wyspy ciepła

Drugi problem jest typowo wielkomiejski, jego efektów i skutków nie zawsze wprost doświadczamy (ale przyroda już owszem!): miejskie wyspy ciepła (urban heat islands/UHI). Poniżej zdjęcie satelitarne Atlanty, pokazujące wyraźnie emisję ciepła przez wielkomiejskie zabudowania.

Fot. NASA (Wikimedia Commons).

Wszechobecność betonu, asfaltu, szkła, stali oraz niedostatek roślin wspomagających obieg wody i powietrza powoduje, że „miejskie kaniony” jakimi są ulice otoczone wysokimi budynkami, absorbują ciepło. Efekt ten jest pogłębiany przez zanik zieleni (wycinanie drzew i krzewów, betonowe i asfaltowe powierzchnie zamiast trawników). Takim wzorcem UHI może być tzw. tokijska wyspa ciepła o mikroklimacie zbliżonym (sic!) do pustyń kamienistych np. marokańskiej Hamady!

Jeśli połączymy efekt UHI z oddziaływaniem elektrociepłowni (np. w krakowskim Łęgu), to otrzymamy prawdziwy „miks energetyczno – klimatyczny”. Niektórzy sugerują związek UHI z globalnym ociepleniem, choć to wątpliwa teza, gdyż mamy tu do czynienia z oddziaływaniem lokalnym. Z pewnością jednak „miejski klimat” połączony z kumulacją szkodliwych gazów i pyłów nie będzie obojętny dla naszego zdrowia… Najistotniejszym skutkiem środowiskowym będzie jednak ekspansja inwazyjnych gatunków obcych m.in. owadów, co może być bardzo uciążliwe, zwłaszcza latem (komary…).

W Polsce najlepiej zbadano wrocławską „wyspę” (prace M. Szymanowskiego i K. Fortuniaka), w innych miastach też są UHI: http://www.naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,392283,i-w-warszawie-jest-miejska-wyspa-ciepla.html oraz http://m.krakow.gazeta.pl/krakow/1,106511,11704408,Zwariowana_wyspa_ciepla__czyli_Krakow_na_dnie.html

Prawo (ostudzi zapały ekologów)…

W polskim systemie prawnym nie poświęca się wiele uwagi zjawisku zanieczyszczenia termicznego. Ustawa – Prawo ochrony środowiska wielokrotnie wskazuje na konieczność kontrolowania wprowadzania energii do środowiska (również w ramach przeciwdziałania zanieczyszczeniom) np. przez pozwolenia emisyjne czy opłaty za korzystanie ze środowiska.  Wedle słowniczka zawartego w art.3 cyt. ustawy, do emisji zalicza się również energie np. ciepło. Dlatego też wprowadzono opłaty za wprowadzanie wód chłodniczych i wód pochodzących z obiegów chłodniczych do wód lub do ziemi, gdy ich temperatura przekracza poziom +26 °C (co zresztą wynika z ustawy – prawo wodne).

Ponadto rozporządzenia Ministra Środowiska wydane na postawie prawa wodnego, wskazują dopuszczalne temperatury wód w których żyją ryby oraz warunki jakie powinny spełniać wody przeznaczone do spożycia przez ludzi. Brakuje jednak precyzyjnych norm dotyczących dopuszczalnego poziomu temperatury wód w innych przypadkach niż wody, w których żyją ryby.

Szkoda wodna, polegająca na podniesieniu temperatury wód stojących lub płynących będzie zatem trudna do udowodnienia, gdyż prawo wodne nie uznaje takiego zjawiska za zanieczyszczenie/wprowadzenie ścieków. Trudno więc zastosować reguły odpowiedzialności cywilnej. Inna sprawa, że ww. ustawa z 2001 roku nie przewiduje wprost odpowiedzialności cywilnej za zanieczyszczenie wód (w przeciwieństwie do ustawy z 1962 roku)!

Nie pomaga też definicja zawarta w art. 3 pkt 49 ustawy – prawo ochrony środowiska. Przez zanieczyszczenie rozumie się emisję, która może być szkodliwa dla zdrowia ludzi lub stanu środowiska. Jak na razie, brak rozporządzeń/załączników do ustaw/orzeczeń sądowych w zakresie szkodliwości ciepła (jak w przypadku poziomów hałasu...).

Konieczna byłaby nowelizacja prawa ochrony środowiska, prawa wodnego jak i prawa energetycznego (w zakresie kogeneracji, o której napiszę niebawem). W przypadku miejskich wysp ciepła, remedium może być nowelizacja ustawy o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym (czyli uwzględnianie „terenów zielonych” w większym stopniu niż dotychczas), ustawy o ochronie przyrody (ochrona zieleni miejskiej przed „wycinką”) oraz prawa budowlanego (poprzez preferowanie „zielonego”, energooszczędnego budownictwa), przy jednoczesnym wsparciu inwestycji w postaci ulg podatkowych…