Zmiana źródeł energii cieplnej opartych o paliwa kopalne na odnawialne

Konwencjonalne źródła energii cieplnej

Konwencjonalne źródła ciepła to te, które wykorzystują paliwa kopalne do wytwarzania energii termicznej. Ich największą zaletą jest wysoka dostępność, przewidywalność dostaw i relatywnie niski koszt inwestycyjny w porównaniu do niektórych odnawialnych technologii. Wśród najczęściej stosowanych rozwiązań w przemyśle i ciepłownictwie znajdują się:

• Węgiel kamienny i brunatny

To jedno z najstarszych i nadal szeroko stosowanych paliw w polskim przemyśle i elektrociepłowniach. Mimo wysokiej emisyjności CO₂ i pyłów zawieszonych, węgiel jest wykorzystywany ze względu na wciąż relatywnie niski koszt techniczny wytworzenia energii oraz istniejącą infrastrukturę.

• Gaz ziemny

Stanowi popularny kompromis między efektywnością a niższą emisyjnością - często nazywany paliwem przejściowym między paliwami kopalnymi i źródłami odnawialnymi. Jest łatwy w magazynowaniu i transporcie, a kotły gazowe charakteryzują się wysoką sprawnością. Dodatkowo gaz ziemny doskonale sprawdza się w układach wysokosprawnej kogeneracji (CHP).

• Olej opałowy

Stosowany głównie jako paliwo rezerwowe w instalacjach przemysłowych. Jest droższy i bardziej emisyjny niż gaz, ale pozwala na utrzymanie ciągłości produkcji w przypadku awarii lub braku innych źródeł energii.

• Kogeneracja oparta na paliwach kopalnych

Wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej w jednym procesie zwiększa efektywność wykorzystania paliwa, co przekłada się na niższe jednostkowe zużycie energii i redukcję emisji w porównaniu z oddzielną produkcją. Kogenerację można realizować z wykorzystaniem większości dostępnych paliw kopalnych.

Tutaj znajdziesz nasz artykuł na temat przyszłości paliw kopalnych w Polsce i Europie

Odnawialne lub niskoemisyjne źródła energii cieplnej

Rosnące koszty emisji CO₂, unijne regulacje klimatyczne oraz dostępność programów wsparcia inwestycyjnego sprawiają, że odnawialne źródła energii cieplnej coraz częściej zastępują technologie oparte na paliwach kopalnych. Wśród głównych rozwiązań wykorzystywanych w przemyśle i elektrociepłowniach warto wyróżnić:

• Biomasa

To jedno z najpopularniejszych odnawialnych źródeł ciepła. W postaci zrębków, pelletu lub resztek roślinnych może być wykorzystywana w kotłach dedykowanych lub współspalana z węglem. Biomasa uznawana jest za neutralną pod względem emisji CO₂.

• Biogaz

Produkowany z odpadów organicznych w biogazowniach, często na terenie samego zakładu przemysłowego. Może być spalany w silnikach gazowych lub kotłach, oferując lokalne, niskoemisyjne źródło energii cieplnej.

• Pompy ciepła

W dużych instalacjach przemysłowych wykorzystuje się pompy typu woda-woda lub powietrze-woda, które pozyskują ciepło z otoczenia lub z procesów przemysłowych. Obecnie mogą zasilać zarówno systemy nisko- jak i wysokotemperaturowe, a ich pozytywny wpływ na środowisko może potęgować połączenie z fotowoltaiką.

• Energia geotermalna

Dostępna lokalnie w wybranych rejonach kraju, może być źródłem niskoemisyjnego ciepła przez cały rok. Instalacje geotermalne stosowane są w systemach ciepłowniczych oraz przy ogrzewaniu dużych obiektów przemysłowych.

• Fotowoltaika

Instalacje fotowoltaiczne choć mniej efektywne w zimie, w niektórych przypadkach mogą wspierać produkcję ciepłej wody użytkowej i proces elektryfikacji w zakładach przemysłowych.

• Odzysk ciepła z procesów przemysłowych

To szczególnie istotne źródło w drodze do dekarbonizacji w zakładach energochłonnych, w których wysokie temperatury są niezbędne do realizacji procesu technologicznego - tam możliwe jest ponowne wykorzystanie ciepła odpadowego z pieców, sprężarek, systemów chłodniczych czy spalin.

Dlaczego paliwa konwencjonalne wciąż są popularne?

Pomimo ambitnych planów UE w zakresie dekarbonizacji, paliwa konwencjonalne – szczególnie gaz ziemny – wciąż są chętnie wybierane w wielu zakładach przemysłowych. Główne powody to:

• stabilność dostaw – infrastruktura do dystrybucji gazu ziemnego i węgla jest dobrze rozwinięta,
• niskie koszty – inwestycja w kocioł gazowy lub węglowy jest tańsza niż np. w pompę ciepła dużej mocy,
• wysoka przewidywalność produkcji ciepła – niezależnie od warunków pogodowych, stabilna wartość energetyczna paliwa,
• doświadczenie personelu – obsługa i konserwacja konwencjonalnych źródeł ciepła jest dobrze znana w zakładach.

W perspektywie długoterminowej utrzymywanie takich źródeł wiąże się z rosnącymi kosztami środowiskowymi i regulacyjnymi, dlatego firmy coraz częściej analizują scenariusze ich zastąpienia lub przynajmniej dywersyfikacji.

Korzyści z modernizacji źródeł ciepła

Zmiana źródeł wytwarzania ciepła niesie szereg wymiernych korzyści:

• niższe zużycie energii pierwotnej dzięki wyższej sprawności źródeł odnawialnych i układów kogeneracyjnych,
• obniżenie emisji CO₂ i pyłów, co przekłada się na niższe koszty uprawnień i większą zgodność z regulacjami ESG,
• możliwość pozyskania dofinansowania w ramach krajowych i unijnych programów, np. FEnIKS czy KPO,
• budowanie wizerunku odpowiedzialnego producenta, co coraz częściej ma znaczenie w relacjach z partnerami i klientami.

,,Modernizacja źródeł ciepła to jeden z najbardziej bezpośrednich i opłacalnych sposobów ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i poprawy efektywności energetycznej w przemyśle. Przejście z węgla na gaz, biomasę czy pompy ciepła może obniżyć emisyjność zakładu o kilkadziesiąt procent. W wielu zakładach przemysłowych oraz przedsiębiorstwach energetyki cieplnej zmiana źródeł ciepła stanowi pierwszy i najważniejszy element strategii zeroemisyjnej. Inwestycja w odnawialne źródła lub modernizację istniejących instalacji cieplnych ma często największy potencjał redukcji emisji CO₂ spośród wszystkich dostępnych działań.” - mówi mgr inż. Katarzyna Kuśnierz, Kierownik Projektu w DB Energy.

Podsumowanie

Wymiana źródeł wytwarzania ciepła zwiększa nie tylko efektywność energetyczną i zgodność środowiskową, ale również odporność operacyjną przedsiębiorstw. Dywersyfikacja źródeł energii cieplnej – poprzez połączenie np. kogeneracji, biogazu i odzysku ciepła – umożliwia utrzymanie ciągłości produkcji w przypadku przerw w dostawach paliw lub skoków cen. Przy obecnej niestabilności rynków energii, inwestycje w lokalne, odnawialne źródła stają się ważnym elementem strategii ograniczania ryzyka energetycznego.

Choć modernizacja źródeł energii cieplnej może wymagać istotnych nakładów inwestycyjnych i analizy technicznej, to jej długofalowe korzyści przewyższają koszty wdrożenia. Optymalizacja systemu wytwarzania ciepła pod kątem emisyjności, sprawności i kosztów operacyjnych przynosi trwałą poprawę bilansu energetycznego zakładu. Szczególnie w ciepłowniach i elektrociepłowniach, gdzie zmiana źródeł na mniej emisyjne i bardziej efektywne jest właściwie jedyną możliwością wdrożenia dekarbonizacji, taki krok może być najważniejszym na drodze do osiągnięcia net zero.