Udział „zielonej” energii w rynku energii elektrycznej wzrasta w całej Unii Europejskiej, by w 2020 r. osiągnąć 20 proc. Polska może osiągnąć ten poziom dopuszczając współspalanie z paliwami stałymi. Od 1 lipca 2004 r. do energii ze źródeł odnawialnych można zaliczyć część energii elektrycznej wytwarzanej w jednostkach wytwórczych spalających biomasę lub biogaz razem z paliwem podstawowym.

Biomasa, trzecie co do wielkości na świecie naturalne źródło energii, stanowi znaczący energetycznie substytut paliw kopalnych, zwłaszcza węgla, których zasoby są na wyczerpaniu i wymagają ochrony (w uproszczeniu 2 t biomasy są równoważne 1 t węgla kamiennego). Ponadto środowisko przyrodnicze ma ograniczoną zdolność przyjmowania zanieczyszczeń powstających w wyniku spalania paliw kopalnych, co skutkuje niebezpiecznymi zmianami w funkcjonowaniu globalnego ekosystemu. Współspalanie biomasy z węglem wydatnie wpływa na redukcję emisji CO2, SO2, NOx oraz zanieczyszczeń organicznych, a jednocześnie przyczynia się do zwiększenia sprawności energetycznej przetwarzania energii chemicznej węgla, szczególnie węgli trudno spalających się.
Dodatkową korzyścią ze stosowania metody współspalania jest fakt zagospodarowania odpadów, w tym – co pokazuje przykład Południowego Koncernu Energetycznego SA – nawet tak niebezpiecznych i trudnych do utylizacji, jak mączka mięsno-kostna.

Na początku drogi…

Kwestie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych reguluje przede wszystkim Prawo energetyczne oraz rozporządzenie ministra gospodarki, pracy i polityki społecznej z 30 maja 2003 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła z odnawialnych źródeł energii oraz energii elektrycznej wytwarzanej w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła.
Ustawa z 2 kwietnia 2004 r. o zmianie ustawy Prawo energetyczne oraz ustawy Prawo ochrony środowiska stanowi pierwszy krok w kierunku zmian w przepisach dotyczących energetyki odnawialnej. Zapisy dostosowują polskie prawo do wymagań dyrektywy z 27 września 2001 r. Parlamentu Europejskiego i Rady nr 2001/77/WE o wspieraniu produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na rynku wewnętrznym oraz częściowo do wymagań dyrektywy nr 2003/54/WE w sprawie wspólnych zasad dla wewnętrznego rynku energii elektrycznej.
Niedawno ukazały się akty prawne dotyczące dopuszczalnej pomocy publicznej, w tym m.in. rozporządzenie Rady Ministrów z 27 kwietnia 2004 r. w sprawie szczegółowych warunków udzielania pomocy publicznej na inwestycje związane z odnawialnymi źródłami energii. Wskazano w nim rodzaje inwestycji, które będą mogły liczyć na finansowe wsparcie. Są to m.in. inwestycje polegające na budowie lub modernizacji instalacji wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z wykorzystaniem biomasy lub związane ze współspalaniem.

Regulacje prawne odnoszące się do energetyki odnawialnej, w tym produkcji energii z udziałem biomasy, wymagają dalszych prac. Wskazuje się bowiem na istotne luki w istniejących przepisach, które łatwo mogą stać się przedmiotem nadużyć. Najważniejszą kwestią wymagającą precyzyjnego unormowania jest zapewnienie ścisłego pomiaru udziału energii ze spalania biomasy lub biogazu w energii pierwotnej danego źródła. Jest to skomplikowane nie tylko ze względu na trudności z pomiarem ilościowym, lecz również ze względu na określenie wartości opałowej nośników ekologicznych. Nie zmienia tego również zapis § 4 ust. 3 rozporządzenia z 30 maja 2003 r. Mówiący o tym, że obliczenia i rozliczenia ilości energii wytwarzanej z biomasy lub biogazu dokonuje się na podstawie wskazań urządzeń pomiarowych w rozumieniu przepisów o miarach i wagach. By przeciwdziałać możliwym nieprawidłowościom, takim jak np. handel fakturami na biomasę, Towarzystwo Gospodarcze Polskie Elektrownie opracowuje projekt nowego rozporządzenia oraz załącznika technicznego szczegółowo precyzującego sposób rozliczania energii odnawialnej. W ten sposób Towarzystwo wychodzi naprzeciw oczekiwaniom elektrowni i elektrociepłowni, które chcą produkować energię odnawialną metodą współspalania.

Zamiast nowych inwestycji

Jednym z wytwórców, który przygotowuje się do współspalania biomasy w swoich jednostkach wytwórczych jest Południowy Koncern Energetyczny SA, którego wszystkie elektrownie pracują w oparciu o węgiel kamienny (roczne zużycie to ok. 10 do 11 mln t. Jeszcze przed wejściem w życie rozporządzenia z maja 2003 r. koncern starał się o zaliczenie energii ze współspalania do energii odnawialnej, ale Urząd Regulacji Energetyki nie wyraził na to zgody. Kolejne próby podjęto dopiero po ukazaniu się rozporządzenia.

Z analiz spółki wynika, że budowa bloku energetycznego oparta tylko na biomasie jest nieopłacalna. Już w 2001 r. planowano bowiem, by w Elektrowni Blachownia wybudować blok oparty na biomasie. Kreśląc promień 50-70 km wokół elektrowni w sposób jednoznaczny określono, jaką ilość biomasy można będzie pozyskać. W świetle tego bilansu okazało się, iż może być postawiony kocioł o mocy zaledwie 20-23 MW. Od planów budowy ostatecznie odstąpiono, ponieważ koszty zbudowania kotła energetycznego oraz dodatkowych urządzeń wyniosłyby ponad 20 mln euro, a nakłady inwestycyjne na pewno nie zwróciłyby się w zakładanym czasie.

Postanowiono skoncentrować się na współspalaniu, jako najtańszej w warunkach funkcjonowania koncernu metodzie produkcji energii odnawialnej. Sprzyja temu posiadany przez PKE potencjał techniczny w postaci w postaci bloków energetycznych z kotłami fluidalnymi (sześć kotłów). Ich przystosowanie do współspalania biomasy (do 10 proc. udziału energii chemicznej doprowadzonej do kotła) z węglem ogranicza się głównie do dobudowania linii przygotowania i podawania paliwa do kotła i nie wymaga tak wysokich nakładów inwestycyjnych, jak budowa nowych kotłów na biomasę czy też innych źródeł energii odnawialnej. Przy założeniu, że biomasa stanowi 10 proc. wartości energetycznej strumienia energii doprowadzonego do kotła, moce zainstalowane w poszczególnych obiektach wynoszą od 5,5 MW w Elektrociepłowni Bielsko-Biała do 15 MW w Elektrowni Siersza.

Wykorzystując wyłącznie istniejące kotły fluidalne PKE SA może dość szybko osiągnąć moc zainstalowaną rzędu 64 MW mocy odnawialnej, co oznacza, że mógłby produkować ok. 350 GWh energii odnawialnej rocznie. W stosunku do całej produkcji koncernu stanowi to ok. 1,7 proc. Zapotrzebowanie na biomasę dla tej wielkości produkcji oszacowano na 240 tys. t, przy wartości opałowej zrębków drzewnych 15 GJ/t. Biomasa jest paliwem o małym zagęszczeniu i dużym uwodnieniu. Wartość opałowa surowych zrębków wynosi 6-8 GJ/t, a zatem jest to paliwo niskokaloryczne. Jednak biomasa stosunkowo sucha (wstępnie przesuszana na wolnym powietrzu), a właśnie taką chce wykorzystywać PKE SA, ma wyższą wartość opałową, rzędu 15 GJ/t.

Zrębki, mączka, mieszanki

Próby współspalania z paliwem podstawowym (miał i muł węglowy) zrębek drzewnych przeprowadzono w Elektrociepłowni Katowice, w kotle fluidalnym ze złożem cyrkulacyjnym o mocy cieplnej 352 MWt i wydajności 483 t pary/h oraz standardowych parametrach temperatury pary wylotowej rzędu 540 st. C. Próby zostały przeprowadzone z wykorzystaniem typowych zrębek o wartości opałowej 8097-9759 kJ/kg oraz stosunkowo dużej wilgotności (40-60 proc.) „Zielony” surowiec pozyskano z drzew iglastych i liściastych o granulacji powyżej 120 mm. Była to zatem masa słabo rozdrobniona.

Wnioski z tych prób były następujące:

• podanie mieszaniny biomasy z węglem ciągami nawęglania, przez kruszarkę do zasobnika, odbyło się bez problemów;
• mieszanina trafiająca do zasobnika była jednorodna;
• spalanie odbywało się stabilnie;
• mierzone i rejestrowane przez system pomiarowy EC Katowice poziomy emisji pyłu oraz gazowych składników spalin, tj. SO2, NOx i CO w trakcie przeprowadzania prób nie odbiegały od wartości uzyskiwanych podczas normalnej eksploatacji kotła (spalanie mułu i miału węglowego);
• na podstawie prowadzonych pomiarów własności fizykochemicznych popiołów dennego i lotnego nie stwierdzono różnic w stosunku do popiołów powstających podczas normalnej eksploatacji kotła.