Potrzebujemy i prądu, i ciepła. Dlaczego nie wytwarzać ich razem?

Chociaż termin "Kogeneracja" może wydawać się obcy, większości Polaków nie trzeba go tłumaczyć. Zetknął się z nim bowiem każdy, kto choć raz słyszał o elektrociepłowniach. Kogeneracja to po prostu taki proces, w którym jednocześnie wytwarzana jest zarówno energia elektryczna, jak i ciepło sieciowe. Idea stojąca za wytwarzaniem skojarzonym jest genialnie prosta. Ponieważ do napędzania wytwarzających energię elektryczną w elektrowniach turbin i tak wykorzystywana jest para wodna (powstała przez podgrzanie wody spalaniem paliwa), to dlaczego przy okazji nie wykorzystać jej do podgrzania wody znajdującej się w miejskiej sieci ciepłowniczej?

Podstawową zaletą kogeneracji jest to, że jest to technologia przyjazna środowisku i to z dwóch powodów. Po pierwsze, nawet jeśli paliwo używane do skojarzonego wytwarzania jest "brudne", to do wytworzenia takiej samej ilości ciepła i prądu w przypadku kogeneracji potrzeba go mniej niż w przypadku wytwarzania osobnego. Dla przykładu, w kogeneracji ze 100 ton węgla kamiennego 35 zostaje zamienionych na energię elektryczną, a 50 na ciepło. Na straty, które są nieodłączne, spisywane jest jedynie 15 ton. Wytwarzając oddzielnie taką samą ilość prądu i ciepła, spalilibyśmy 148 ton paliwa, z czego na straty bezpowrotnie trzeba byłoby spisać 63 tony węgla. Oczywiście należy zauważyć, że w przypadku niektórych, nowoczesnych elektrowni węglowych straty te byłyby mniejsze, bowiem sprawność energetyczna zainstalowanych tam bloków jest wyższa niż 35 proc. Niemniej jednak, aby w omawianym scenariuszu uzyskać te same efekty co w kogeneracji, zmarnowalibyśmy prawie cztery razy tyle cennego paliwa, przy okazji wystawiając znacznie wyższy rachunek środowisku.

Tu przechodzimy do punktu drugiego, czyli mniejszych emisji, które wynikają z prostego faktu, że jeśli spalimy mniej węgla, to w mniejszym stopniu zanieczyścimy atmosferę. Jeśli kompletne spalenie jednej tony węgla daje 2,1 tony dwutlenku węgla, to nietrudno wyliczyć, że w powyższym przypadku oszczędzamy naturze około 100 ton tego gazu.

Energia elektryczna wytwarzana w procesie kogeneracji już dzisiaj zasila gniazdka milionów Europejczyków, jednak jej udział w ogólnym miksie energetycznym waha się od 0,6 proc. w przypadku Cypru aż do 64,1 proc. dla Luksemburga. Dla Polski w 2012 r. wskaźnik ten wynosił 16,7 proc., co oznacza, że technologia kogeneracji ma jeszcze spory potencjał. Zmobilizować mogliby nas choćby nasi południowi sąsiedzi, Słowacy, u których odsetek energii elektrycznej wyprodukowanej w procesie kogeneracji wynosi 26,6 proc. Jeśli mielibyśmy sięgnąć trochę dalej, do Danii i na Łotwę, to udział ten wzrósłby kolejno do 48,8 i 34,5 proc. w 2012 r. Kogeneracja lepiej prezentuje się, jeśli rozważymy, jaki jest jej udział w ogólnej produkcji ciepła w Polsce. Według Eurostatu, w naszym kraju w 2011 r. wyprodukowano 309,8 PJ energii cieplnej, z czego 263,5 przypadało na wytwarzanie skojarzone, co przedkłada się na bardzo wysoki wskaźnik 85 proc.

Unia Europejska dostrzega potencjalne korzyści z wykorzystania kogeneracji na większą skalę. W związku z tym Bruksela zobowiązała wszystkie państwa członkowskie do wspierania skojarzonego wytwarzania odpowiednią dyrektywą już w 2004 r., która jednak z różnych względów nie została powszechnie zaimplementowana do 2007 r. Kogeneracyjny kurs został podtrzymany na październikowym szczycie Rady Unii Europejskiej. W przypadku Polski technologia została uznana i doceniona w obowiązującej krajowej Polityce Energetycznej do 2030 r., gdzie przyjętym miernikiem jest podwojenie do 2020 r. ilości energii produkowanej w kogeneracji.

Niestety brak efektywnych instrumentów wsparcia spowodował, że udział prądu wytwarzanego w tej technologii nie zwiększył się u nas w znaczny sposób. Na niewielki postęp w tej dziedzinie wskazują dane Eurostatu, według których w 2005 r. energia pochodząca z kogeneracji stanowiła 16,8 proc. ogólnie wytworzonej energii elektrycznej w Polsce, co oznacza, że osiem lat później jej udział spadł o 0,1 proc. Niewielkie postępy na drodze dla upowszechnienia kogeneracji to jednak bolączka całej Unii, dla której udział energii elektrycznej wytworzonej w tej technologii między 2005 a 2011 r. wzrósł o 0,1 proc., z 11,1 do 11,2 proc. Zaledwie w garstce krajów udało się ten udział zwiększyć, między innymi na Litwie z 15,5 proc. w 2005 r. do 36,1 proc. w 2012 r., w Holandii z 29,4 do 33,7 proc. i na wspomnianej już Słowacji, gdzie dziewięć lat temu udział ten był o 8 pkt proc. niższy i wynosił 15,3 proc.

Zdaniem PKN Orlen, który realizuje właśnie dwie inwestycje kogeneracyjne, w świetle obranej ścieżki klimatycznej przez Unię Europejską wymagane jest przynajmniej utrzymanie celu podwojenia ilości energii wytwarzanej w kogeneracji w nowej perspektywie do 2030 r. Istotne dla realizacji tego celu będzie wśród zidentyfikowanych zadań wykonawczych, wprowadzenie stabilnego i efektywnego mechanizmu dla rozwoju wysokosprawnej kogeneracji najdalej od 2018 r., kiedy kończy się obecny okres funkcjonowania wsparcia wytwarzania energii w jednostkach wysokosprawnej kogeneracji. Optykę tą potwierdza także listopadowa deklaracja USA i Chin o zakończeniu rozmów o redukcji CO2, a więc nowe globalne porozumienie w Paryżu wydaje się być w zasięgu ręki.

Zresztą moda na współwytwarzanie zapanowała także po drugiej stronie Atlantyku. W Stanach Zjednoczonych przez większość XX w. panowała tendencja do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła osobno. Przyczyną była niska cena i powszechna dostępność surowców energetycznych. - Amerykanie zignorowali korzyści, jakie płyną z kogeneracji elektryczności i ciepła w jednej, centralnie położonej instalacji na rzecz mniej efektywnych pieców opalanych węglem i ropą w każdym budynku - napisał historyk energetyki David Nye. Teraz jednak tamtejsi dostawcy prądu coraz częściej inwestują w kogenerację, wspierani często przez Departament Energii. Nie zmienia to faktu, że udział prądu z kogeneracji pozostaje w USA niewielki - według Energy Information Administraction w 2012 r. było to 4 proc. W pewnym sensie można powiedzieć, że historia zatoczyła tam pełne koło. W końcu pierwsza elektrownia w USA, wybudowana w 1882 r. przez Thomasa Edisona Pearl Street Stadion wytwarzała zarówno prąd, jak i ciepło.

@RY1@i02/2014/243/i02.2014.243.00000100a.802.jpg@RY2@

Procent elektryczności wytwarzanej w kogeneracji

Jakub Kapiszewski

jakub.kapiszewski@infor.pl