W poszukiwaniu alternatyw dla ciepłownictwa – jak w miksie zastąpić paliwa kopalne

Wytwarzanie ciepła i ciepłej wody użytkowej to temat budzący szczególnie duże emocje w okresie jesienno-zimowym. Wraz z początkiem wiosny temat ciepła co roku się wycisza. I tak do jesieni wydaje się, że nie wzbudza większych emocji oddając pole energii elektrycznej, będącej zawsze w centrum wydarzeń. Tymczasem wiosna się zaczęła, a jednak ciepłownictwo jest wciąż tematem. Branża wspólnie z samorządami poszukuje alternatywnych sposobów jego wytwarzania, po to by każdy kolejny sezon na ciepłe kaloryfery wzbudzał mniej emocji niż zakończony sezon 2022/2023. Ale nie tylko – również po to by kolejnej jesieni i zimy ciepło było bardziej przyjazne dla portfela.

 

Ciepłownictwo na węgiel i gaz – do niedawna to były jedyne technologie, o których mówiło się w kontekście ogrzewania w Polsce. W Fortum mówimy o ciepłownictwo przyszłości, na które powinno stać się naszą teraźniejszością już dziś. A jakie ono powinno być? Naszym zdaniem bez paliw kopalnych. Ciepłownictwo powinna objąć skuteczna dekarbonizacja. Jest tyle technologii, z których możemy skorzystać by je zazielenić, a przy okazji zmniejszać problem kosztów gospodarki odpadowej w miastach oraz marnowanego ciepła powstającego w procesach przemysłowych. Ciepło można wytwarzać w sposób przyjazny dla środowiska jednocześnie dbając o kwestie ekonomiczne – najzwyczajniej może być czyściej i taniej.  

Wspólne wyzwania

Fortum w Polsce jest partnerem miast takich jak Wrocław, Częstochowa czy Zabrze i Bytom. Wspólnie z samorządami szukamy najlepszych rozwiązań, które są niezbędne dla samorządów dbających o jakość powietrza i ceny ciepła dla mieszkańców. Polskie ciepłownictwo to w blisko 70 proc. węgiel, którego cena, ale i dostępność stały się ogromnym wyzwaniem nie tylko dla ludzi indywidualnie ogrzewających swoje domy, ale również dla ciepłowników, w tym dla Fortum. Tradycyjny model ciepłownictwa z centralną ciepłownią węglową dla miast jest nie do utrzymania. Powinniśmy już konkretnie działać, żeby ten model zmieniać. Powinniśmy coraz mocniej stawiać na odnawialne źródła ciepła i decentralizację, czyli opierać rozwój ciepłownictwa na  kilku mniejszych zdekarbonizowanych źródłach i na lokalnie dostępnych zasobach. Takie rozwiązanie to lokalne bezpieczeństwo energetyczne i szansa na niższe ceny ciepła.

Koncentracja na lokalnych zasobach

W poszukiwaniu najlepszych rozwiązań dla ciepłownictwa dobrze jest wziąć pod uwagę lokalne uwarunkowania. W dużych skupiskach miejskich najlepiej sprawdzi się ciepłownictwo systemowe wykorzystujące lokalnie dostępne paliwo, np. powstające lokalnie odpady. Przyszłość miejskiego ciepłownictwa to także efektywne wykorzystanie ciepła odpadowego, które powstaje w procesach produkcyjnych. W Fortum jesteśmy przekonani, że przyszłość ciepłownictwa wiąże się z odejściem od spalania paliw kopalnych. Podjęliśmy decyzję o odejściu od węgla przy pomocy technologii opartych na biomasie oraz paliwie RDF, produkowanym z odpadów resztkowych nie nadających się do recyklingu. Są to zasoby lokalne, wytwarzane przez mieszkańców i jako energia mogą do nich wracać. Mamy również konkretne pomysły na mniejsze jednostki wytwórcze - systemowe pompy ciepła oraz odzysk ciepła z serwerowni. Takie projekty dają realną szansę na zmiany w systemach ciepłowniczych miast.

Inne spojrzenie na odpady

Z danych Eurostatu wynika, że w 2020  roku statystyczny Europejczyk wytworzył ok. 500 kg odpadów komunalnych, przy czym im bogatsza gospodarka tym więcej odpadów w przeliczeniu na mieszkańca. Przykładowo najwięcej odpadów, bo ponad 840 kg w przeliczeniu na mieszkańca, powstało w Danii. Dlaczego to jednak kraje skandynawskie są podawane jako przykłady zielonych gospodarek, również pod kątem radzenia sobie z odpadami? Ponieważ koncentrują swoje działania na rosnącej roli recyklingu i odzysku energii z odpadów. W całej Skandynawii elektrociepłownie zasilane paliwem z odpadów cieszą się dużą akceptacją społeczną. Wygląda na to, że w Polsce czeka nas długa droga, jeżeli chodzi o edukację. Musimy jednak zacząć od wzięcia na siebie odpowiedzialności za to, co robimy - w tym przypadku za zagospodarowanie odpadów, które sami wytworzymy. Jak się okazuje odpady wcale nie muszą być problemem. Hierarchia sposobów postępowania z odpadami wyraźnie wskazuje – przede wszystkim zapobiegajmy powstawaniu odpadów, przygotowujmy odpady do ponownego użycia i poddawajmy je recyklingowi. Potem myślmy o odzysku. W hierarchii postępowania z odpadami nie ma miejsca na magazynowanie. To czego nie możemy wykorzystać potraktujmy jako zasób do produkcji ciepła. Na pewno nie składujmy odpadów - możemy je mądrze wykorzystać.

Tańsze ciepło z obróbki termicznej odpadów

Ciepłownictwo potrzebuje zmian, a odpady resztkowe mogą być częścią nowego miksu paliwowego. Ten sposób wytwarzania ciepła powinien stać się elementem strategii dla ciepłownictwa i uzupełnieniem polityki energetycznej Polski w nadchodzących latach. Dziś warto wspomnieć, że cena paliwa z odpadów jest stabilnie ujemna. Przy wykorzystaniu odpadów w ciepłownictwie dostajemy realną szansę na  ograniczenie wzrostu cen ciepła dla mieszkańców miast korzystających z sieci ciepłowniczej.

Analiza cen ciepła ze spalarni na początku 2023 r. w porównaniu do ciepła wytwarzanego w elektrociepłowni opalanej węglem czy gazem wskazuje, że odpady nie tylko mogą być, ale już są konkurencyjne cenowo względem paliw kopalnych. Porównanie opłat stałych i zmiennych składających się na ceny ciepła w największych polskich miastach, jak Warszawa, Poznań, Kraków, czy Wrocław wskazują, że ciepło z elektrociepłowni opalanych kopalinami jest średnio o ok. 60 proc. droższe od ciepła powstającego z odpadów. Co ważne, nawet po objęciu ciepła powstającego z odpadów systemem handlu uprawnieniami do emisji CO₂, ten sposób produkcji ciepła nadal będzie konkurencyjny.

Drugie życie spalarni

W przestrzeni publicznej obserwujemy wiele obaw dotyczących spalarni. Opór społeczny jest również jedną z przyczyn tego, że takich inwestycji jest nadal niewiele w porównaniu do potrzeb naszego kraju. Tymczasem zastosowanie nowoczesnych technologii w tego typu instalacjach minimalizuje niemal do zera uciążliwości z jakimi niesłusznie kojarzone są spalarnie, jak np. emisja nieprzyjemnych zapachów, a  powstające spaliny poddawane są procesowi oczyszczania, którego standardy są dużo wyższe niż w przypadku konwencjonalnych elektrociepłowni. I technologia spalania odpadów idzie również do przodu. Kolejnym krokiem na drodze do zamknięcia obiegu termicznego przekształcania odpadów jest wychwytywanie dwutlenku węgla, łączenie go zielonym wodorem i wytwarzanie węglowodorów, które są podstawą do wytwarzania plastiku. To ważne z punktu widzenia dbałości o zasoby naturalne. Dzisiaj 90 proc. plastiku wytwarzane jest z surowców kopalnych, przewidywane światowe zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne wzrośnie trzykrotnie do 2050 r.[1] Inne niż bazujące na surowcach kopalnych metody wytwarzania plastiku wymagają alternatywnych surowców w uzupełnieniu recyklingu. Wychwytanie i wykorzystanie dwutlenku węgla jest częścią rozwiązania. Wizją Fortum jest wykorzystać maksymalnie obieg materiałów poprzez transformację termicznego przekształcania w proces odzysku materiałowego. Pod koniec ubiegłego roku Fortum zrealizowała z sukcesem pierwszy w Europie projekt pilotażowy CCU (Carbon Capture and Utilization)  czyli wychwytania i wykorzystania dwutlenku węgla w instalacji produkującej ciepło z odpadów w Riihimäki w Finlandii. Założeniem projektu jest wytworzenie w 2023 r. pierwszego plastiku z wykorzystaniem wychwyconego dwutlenku węgla. Realizacja tego projektu z pewnością wpłynie na zmianę postrzegania inwestycji wytwarzających ciepło z odpadów i przyczyni się do zbudowania nowej generacji gospodarki o obiegu zamkniętym, w której będziemy w stanie osiągać większą cyrkularność materiałów.

Ścieki, procesy przemysłowe i serwerownie

W perspektywie długoterminowej odejście od paliw kopalnych jest nieuniknione – wskazuje na to jednoznacznie potrzeba bezpieczeństwa energetycznego i przeciwdziałanie zmianom klimatycznym. Wychodząc naprzeciw tym wyzwaniom, Fortum aktywnie działa w obszarze energetycznego korzystania z odpadów oraz wykorzystania ciepła odpadowego, które ma ogromny potencjał. Z drugiej strony przygotowujemy się do elektryfikacji ciepłownictwa – czyli do wykorzystania na potrzeby wytwarzania ciepła energii elektrycznej, która będzie w coraz większym stopniu pochodzić ze źródeł odnawialnych. Mówimy tu o pompach ciepła czy kotłach elektrodowych. Pompy ciepła mogą być bardzo wydajnym źródłem ciepła pracującym w tzw. podstawie a funkcję źródeł szczytowych mogą pełnić kotły elektrodowe zasilane energią elektryczną, których zaletą jest to, że są one stosunkowo tanie (w porównaniu z kotłami na węgiel czy gaz). Takie rozwiązania od lat z powodzeniem stosowane są w krajach nordyckich. Wielu procesom przemysłowym towarzyszy generacja energii w postaci ciepła. Nazywane jest ono ciepłem odpadowym i może osiągać poziom nawet 70% energii przetwarzanej czy nawet 100% w serwerowniach. W Gospodarce o Obiegu Zamkniętego taki potencjał nie powinien się marnować, stąd idea wykorzystania go do ogrzewania budynków za pośrednictwem sieci ciepłowniczych. Fortum realizuje taki projekt w fińskim Espoo. We współpracy z Microsoft przygotowujemy największą na świecie instalację do odzysku ciepła, której produkcja pokryje ok. 40 proc. zapotrzebowania na ciepło sieciowe społeczności fińskich miast Espoo, Kauniainen i Kirkkonummi, zlokalizowanych w okolicach Helsinek.  Pomysłem na alternatywne ciepło dla Wrocławia są pompy ciepła zasilane miejskimi ściekami, z których powstanie blisko 5 proc. ciepła potrzebnego do ogrzania lokalnych odbiorców ciepła systemowego. Ciepło pozyskiwane ze ścieków po oddaniu do użytkowania inwestycji w 2024 r. będzie pierwszym zielonym ciepłem dla Wrocławia, który obecnie zasilany jest ciepłem powstającym w 100 proc. z węgla. 

Dekarbonizacja, digitalizacja, dopasowanie do lokalnych potrzeb

Do ciepłownictwa powinna wejść również digitalizacja, ponieważ najtańsze jest to ciepło, którego nie wyprodukujemy. Dzięki narzędziom cyfrowym możemy skuteczniej dopasować profil produkcji do potrzeb, bez marnowania. Zarządzanie zapotrzebowaniem to skuteczne narzędzie nie tylko na poziomie przemysłu i biznesu – również na poziomie gospodarstw domowych, a wiedza o tym ile zużywamy energii to pierwszy krok do oszczędzania i kontrolowania rachunków.

Przy szukaniu najlepszych rozwiązań dla ciepłownictwa dobrze jest wziąć pod uwagę lokalne uwarunkowania. Inny model należy zastosować w dużych skupiskach miejskich, gdzie najlepszym rozwiązaniem jest ciepłownictwo systemowe, a inny model w mniejszych ośrodkach, gdzie można zastosować np. rozproszone pompy ciepła.

Ciepłownictwo przyszłości bez paliw kopalnych jest możliwe i ta przyszłość jest bliska. Ze zmianami nie powinniśmy zwlekać - działajmy już dziś i wdrażajmy alternatywy dla węglowych i gazowych projektów ciepłowniczych. Miks paliwowy w cieple również może być budowany bez udziału kopalin.