Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Gnieźnie to średniej wielkości firma ciepłownicza. Produkcja roczna ciepła wynosi ok. 450 000 GJ, sprzedaż ciepła z kolei to ok. 380 000 GJ rocznie. Straty przesyłowe i technologiczne są na poziomie nieco ponad 13%. Moc zainstalowana wynosi 90,2920 MW, moc zamówiona przez wszystkich odbiorców wynosi 84,1782 MW (-17°C). Do dyspozycji mamy dwie ciepłownie na dwóch końcach sieci ciepłowniczej, co stanowi dla nas doby układ hydrauliczny.
Pierwsza ciepłownia C13 – Winiary o mocy zainstalowanej 76 MW, objęta jest Unijnym system handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych (EU ETS). Druga to ciepłownia Skiereszewo o mocy zainstalowanej 12 MW, która nie jest objęta EU ETS. Mamy jednak tego świadomość, że w 2027 r. lub najpóźniej w 2028 r. zostanie ona objęta tzw. ETS 2, a właściwie objęty zapisami tej dyrektywy zostanie węgiel, który tam spalamy. Sprawi to, że wytwarzanie ciepła z miału węglowego w tej ciepłowni przestanie być opłacalne i korzystne dla ostatecznych użytkowników ciepła systemowego. Dlatego też jesteśmy świadomi wyzwań w zakresie transformacji energetycznej, które stoją przed nami.
W ciepłowni C13 – Winiary, dysponujemy dwoma kotłami WR-5, trzema kotłami WR-10 i jednym kotłem WR-25. W ciepłowni C14 – Skiereszewo, dysponujemy jednym kotłem WR-10. Wszystkie kotły pierwotnie były dedykowane do spalania w nich miału węglowego i tylko takiego paliwa tam używaliśmy. Wszystkie kotły były modernizowane i dostosowywane do zmieniających się uwarunkowań środowiskowych. Większość z kotłów posiada ekrany szczelne, nowoczesną automatykę, wszędzie mamy zamontowane system odpylania, a także posiadamy system odsiarczania.
Długość sieci cieplnej wynosi 53,429 km, w tym 39,003 km w technologii rur preizolowanych (73,00%). Energia cieplna jest rozdzielana między odbiorców przez 378 węzłów cieplnych, z czego 321 to węzły własne (84,9%), a 57 węzły będące własnością odbiorców (15,1%). Energia cieplna jest rozdzielana między odbiorców przez 378 węzłów cieplnych, z czego 326 to węzły indywidualne (86,2%), a 52 węzły grupowe (13,8%). Wszystkie węzły eksploatowane przez Spółkę wyposażone są w układy nowoczesnej automatyki regulacyjnej, która zapewnia optymalną pracę w każdych warunkach pogodowych oraz przy każdym poziomie odbioru energii przez odbiorców.
Obecnie realizujemy projekt digitalizacji sieci, dzięki czemu będziemy mogli zdalnie nadzorować i sterować pracą węzłów cieplnych i newralgicznych punktów sieci ciepłowniczej. Będziemy mogli też uzyskiwać informację o pracy sieci i węzłów na bieżąco, mogąc efektywniej zarządzać produkcją ciepła. Budujemy dodatkowe dwie przepompownie. Dzięki tym działaniom będziemy mogli obniżać temperaturę w sieci ciepłowniczej, a co za tym idzie – ograniczać też straty.
Dlaczego konwersja kotłów WR do spalania biomasy?
Branża ciepłownicza doskonale rozumie wyzwania, przed którymi stoi. Brak podjęcia działań transformacyjnych może bowiem nie tylko doprowadzić do tego, że dostarczane przez poszczególne firmy ciepłownicze ciepło systemowe stanie się nie tylko niekonkurencyjne, ale nawet będzie ono niepożądane. Szanse na rozwój będą miały tylko efektywne systemy ciepłownicze. To one będą bezemisyjnym źródłem ciepła dla nowo budowanych obiektów, w tym budynków mieszkalnych i tylko one będą mogły pozyskiwać środki zewnętrzne na modernizację i dalszą docelową transformację zmierzającą do neutralności klimatycznej.
Zgodnie bowiem z art. 7 dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/1275 z dnia
24 kwietnia 2024 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (Dz. Urz. UE z dn. 8 maja 2024), wprowadzono nowe obowiązki dotyczące bezemisyjności. I tak od dnia 1 stycznia 2028 r. bezemisyjne mają być nowe budynki zajmowane lub będące własnością organów publicznych. Natomiast od dnia 1 stycznia 2030 r. bezemisyjne mają być wszystkie nowe budynki.
Technicznie rzecz biorąc, budynek bezemisyjny nie powinien powodować emisji zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych, ale definicja w dyrektywie EPBD (Energy Performance of Buildings Directive), czyli dyrektywie dotyczącej charakterystyki energetycznej budynków, ogranicza ją tylko do paliw kopalnych spalanych na miejscu. Oznacza to, że energia elektryczna i ciepło sieciowe nie są wykluczone z budynku o zerowej emisji. Dopuszczalna jest także biomasa, która co prawda powoduje emisję, ale jest źródłem odnawialnym.
Dyrektywa EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) stanowi fundamentalny akt prawny Unii Europejskiej w zakresie efektywności energetycznej budynków. Najnowsza jej wersja, oznaczona numerem 2024/1275, została przyjęta przez Parlament Europejski i Radę 24 kwietnia 2024 r. jako element pakietu Fit for 55 i jest kontynuacją wcześniejszych przepisów wprowadzanych stopniowo od 2002 r. Przewiduje się też, że istniejące budynki zostaną przekształcone w budynki o zerowej emisji do 2050 r.
Z kolei o efektywnym systemie ciepłowniczym mówi dyrektywa EED (Energy Efficiency Directive), która została opublikowana 20 września 2023 r. Zastępuje ona dotychczasowe przepisy z 2018 r. dotyczące efektywności energetycznej. Jest ona dokumentem, który nakazuje zwiększenie efektywności energetycznej nie tylko w budownictwie, ale także we wszystkich sektorach gospodarki. Jej głównym celem jest zredukowanie w całej Unii Europejskiej zużycia energii końcowej o 11,7% w porównaniu ze zużyciem występującym w 2020 r. Dyrektywa EED jest częścią pakietu Fit for 55. Fit for 55 to przełomowy pakiet klimatyczny Unii Europejskiej, którego celem jest redukcja emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 55% do 2030 r. (w porównaniu z poziomem z 1990). Ten ambitny plan transformacji ma doprowadzić UE do neutralności klimatycznej do 2050 r. Dyrektywa EED stanowi część unijnej strategii w zakresie energii, mającej na celu zwiększenie efektywności energetycznej oraz redukcję jej zużycia.
Presja do tego, żeby systemy ciepłownicze były efektywne wynika więc wprost z obu dyrektyw i jest związana z pakietem Fit for 55. Konieczność transformacji jest podyktowana także możliwością ubiegania się o dofinansowanie niezbędne na prowadzenie działań transformacyjnych, w celu sprostania wymogom neutralności klimatycznej sektora ciepłowniczego.
Jaką drogę wybrał PEC w Gnieźnie?
Jak większość firm ciepłowniczych posiadamy strategię transformacji energetycznej spółki. Mamy także przygotowany plan neutralności klimatycznej, czyli dokument strategiczny, który ma na celu osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 r., którego opracowanie było wymagane w celu uzyskania dodatkowych 30% uprawnień do emisji CO₂.
Plan neutralności klimatycznej (CNP), który jest wprost powiązany z naszą strategią transformacji do 2039 r., to dokument, który przedstawia działania, jakie musi podjąć instalacja lub przedsiębiorstwo, aby osiągnąć neutralność klimatyczną. Jest to jedno z narzędzi w ramach systemu EU ETS (Europejski System Handlu Uprawnieniami do Emisji), które umożliwia uzyskanie dodatkowych bezpłatnych uprawnień do emisji CO₂ lub uniknięcie ich redukcji. Plan neutralności klimatycznej jest kluczowym narzędziem w dążeniu do osiągnięcia celów klimatycznych Unii Europejskiej i redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Działania, które docelowo planujemy zrealizować w ramach transformacji energetycznej są bardzo kosztowne i długotrwałe. Istnieje konieczność pozyskania zewnętrznego finansowania, co czynimy. Niemniej jednak mając do dyspozycji ponad 80 MW mocy zainstalowanej i do dyspozycji siedem kotłów WR na miał węglowy, w doskonałym stanie i z pełną infrastrukturą odpylania, sterowaniem, a nawet systemem suchego odsiarczania, zadaliśmy sobie pytanie: czy można ten potencjał wykorzystać do osiągnięcia statusu efektywnego systemu ciepłowniczego w okresie przejściowym do czasu przeprowadzenia pełnej i docelowej transformacji energetycznej?
Definicja efektywnego systemu ciepłowniczego została zawarta w dyrektywie EED, co zostało transponowane do ustawy Prawo energetyczne i zgodnie z brzmieniem art.7b ust. 4: „Przez efektywny system ciepłowniczy lub chłodniczy rozumie się taki system, w którym do wytwarzania ciepła lub chłodu wykorzystuje się co najmniej w 50% energię ze źródeł odnawialnych lub w 50% ciepło odpadowe lub w 75% ciepło pochodzi z kogeneracji lub w 50% wykorzystuje się połączenie ww. energii i ciepła”.
W przypadku kotłów na paliowo stałe mogliśmy rozważyć jedynie poszukanie innego paliwa stałego, które będzie uważane za paliwo odnawialne. Wstępnej analizie podaliśmy m.in. zrębki, PKS – Palm Kernel Shell – rozdrobnioną łupinę orzecha palmy – olejowca gwinejskiego, łuski słonecznika oraz pelet z odpadu drzewnego, spełniający kryteria zrównoważonego rozwoju (KZR).
Zanim podjęliśmy decyzję o zamianie paliwa, konieczna okazała się analiza i testowanie, czy posiadany konwencjonalny, bo oparty na węglu potencjał wytwarzania ciepła sprawdzi się podczas spalania innego rodzaju paliwa, które nie jest dedykowane dla tego kotła.
Postanowiliśmy, że analizy i testy możliwości zamiany miału na pelet dokonamy w ramach działalności badawczo-rozwojowej. Nasze działania można było zaklasyfikować do prac rozwojowych, któreobejmują: nabywanie, łączenie, kształtowanie i wykorzystywanie dostępnej aktualnie wiedzy i do planowania produkcji oraz projektowania i tworzenia zmienionych, ulepszonych lub nowych produktów, procesów lub usług.
Dzięki temu mogliśmy przetestować różne warianty spalania biomasy, przy różnych parametrach i zmianach obciążenia kotłów, współspalaniu miału węglowego i różnych rodzajów biomasy, a także uzgodnić z Urzędem Dozoru Technicznego docelowe opcje zabezpieczeń. Dzięki realizacji działań rozwojowych w ramach procedury badawczo-rozwojowej uzyskaliśmy ulgę podatkową na działania badawczo-rozwojowe, która umożliwiła odliczenie od podstawy opodatkowania kosztów poniesionych na realizację prac badawczo-rozwojowych.
Certyfikowaliśmy się w zakresie spełnienia przez PEC kryteriów zrównoważonego rozwoju
Przed rozpoczęciem prób, żeby móc skorzystać z nieumarzania uprawnień do emisji C02, certyfikowaliśmy się w zakresie spełnienia kryteriów zrównoważonego rozwoju. Zgodnie z zapisami Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2001 z dnia 11 grudnia 2018 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych, tzw. dyrektywy RED II, tylko biomasa spełniająca kryteria zrównoważonego rozwoju, potwierdzona odpowiednim certyfikatem wydanym przez jeden z dobrowolnych systemów certyfikacji kryteriów zrównoważonego rozwoju na potrzeby wymagań́ systemu EU ETS, które uzyskały pozytywną ocenę Komisji Europejskiej, np. SURE, KZRINIG, ISCC, pozwala na nie umarzanie uprawnień do emisji CO2 – w związku ze spalaniem jej w systemach objętych EU ETS. To samo dotyczy instalacji, w których spalana jest biomasa. Chodzi o to, żeby zachować pewność, że biomasa nie pochodzi z wycinki drzew, a jest pozyskiwana z odpadów drzewnych, albo jest biomasą pochodzenia rolniczego.
Podjęliśmy szereg działań, które doprowadziły nas do udanej konwersji kotłów typu WR w kierunku spalania biomasy. Istotne jest to, że w tych kotłach można dalej spalać także miał węglowy, jeśli okoliczności gospodarcze, ekonomiczne i prawne będą tego wymagały.
Działania podjęte w zakresie konwersji kotłów typu WR w ciepłowni C13 – Winiary w Gnieźnie:
- stworzenie planu prac rozwojowych zmierzających do uzyskania informacji w zakresie możliwości konwersji kotłów miałowych typu WR do spalania miału węglowego i biomasy,
- zmiana pozwolenia zintegrowanego w zakresie spalania naprzemiennego biomasy i węgla kamiennego na 6 kotłach,
- zmiana koncesji pozwalająca na spalanie biomasy,
- przygotowanie dokumentacji systemowej zgodnie z kryteriami zrównoważonego rozwoju (KZR) na potrzeby audytu certyfikującego pozwalającego na certyfikację systemu ciepłowniczego w zakresie spełniania kryteriów zrównoważonego rozwoju (KZR),
- audyt certyfikacyjny w systemie SURE potwierdzający spełnianie kryteriów zrównoważonego rozwoju przez instalację wytwarzającą ciepło w ciepłowni C13 – Winiary,
- zmiana planu monitorowania wielkości emisji CO2 w zakresie strumieni paliw,
- zmiana planu metodyki monitorowania w zakresie strumieni paliw,
- ocena zagrożenia wybuchem dla linii podawania miału węglowego oraz biomasy do kotłów w Ciepłowni C13 – Winiary,
- wytyczne dotyczące zabezpieczenie przed wybuchem dla linii podawania miału węglowego oraz biomasy do kotłów w Ciepłowni C13 – Winiary,
- wytyczne projektowe dla projektanta dotyczące zabezpieczenia kotłów WR, linii napeletowania związane z podawaniem biomasy oraz dotyczące magazynu pośredniego biomasy,
- opracowanie dokumentacji modernizacji kotła WR-10 M nr 6 zainstalowanego w Ciepłowni C13 – Winiary, spalającego biomasę – w tym analiza zagrożeń, aneks DTR, opis modernizacji i instrukcja eksploatacji po modernizacji oraz dokonanie uzgodnień z UDT,
- modernizacja taśmociągu nawęglania (zabudowa przesypów) w celu ograniczenia niekorzystnego pylenia pyłu drewna,
- montaż odciągu pyłów przy ruchomym zsypie (wózek przesypowy),
- zabudowa odciągów w celu wychwytywania pyłu podczas transportu paliwa do lejów przykotłowych,
- montaż osłon czujników temperatury oraz wzierników,
- montaż zasuwy płytowej wraz z siłownikiem,
- montaż gaszenia wodnego,
- modernizacja automatyki kotła,
- budowa magazynu pośredniego 3 x70 Mg,
- przeprowadzanie prób eksploatacyjnych, technologicznych, technicznych i laboratoryjnych,
- przeprowadzanie prób emisyjnych – pył, NO2, SO2, CO, rtęć ogólna, chlorowodór,
- przeprowadzenie analizy chemicznej odpadu (popiołu) po spaleniu biomasy,
- przygotowanie wytycznych do procesu spalania peletu oraz innego rodzaju biomasy w kotłach typu WR dostosowanych do spalania biomasy,
- uzyskanie ulgi proinnowacyjnej w podatku dochodowym, w obszarze finansowania działalności B+R.
Podczas działań związanych z konwersją kotłów WR pozyskaliśmy wiedzę know-how, którą obecnie wykorzystujemy w celu utrzymania efektywnego systemu ciepłowniczego.
Uzyskaliśmy status efektywnego systemu ciepłowniczego
Głównym i podstawowym efektem konwersji kotłów miałowych typu WR było uzyskanie statusu efektywnego systemu ciepłowniczego. Taki status osiągnęliśmy z dniem 29 lutego 2024 r. Zostało to potwierdzone certyfikatem wydanym przez TÜV SÜD Polska.
W okresie od marca 2023 r. do końca lutego 2024 r. wyprodukowaliśmy bowiem ponad 200 tys. GJ, głównie z peletu drzewnego, posiadającego certyfikat KZR. Oznacza to, że w ponad 50% ciepło wytwarzane w gnieźnieńskim systemie ciepłowniczym pochodzi z biomasy spełniającej kryteria zrównoważonego rozwoju.
Wytwarzanie ciepła z biomasy spełniającej KZR w ciepłowni objętej ETS, powoduje, że nie musimy umarzać uprawnień do emisji CO2. Uznaje się bowiem, że takie paliwo w postaci biomasy spełniającej KZR jest bezemisyjne. Oznacza to także, że darmowe uprawnienia do emisji, które utrzymujemy dla tej instalacji możemy sprzedać, a uzyskanie środki przeznaczyć na dalsze działania modernizacyjne.
Postanowiliśmy również, że odpad powstały w wyniku spalania biomasy wspomoże środowisko naturalne i zamienimy go w produkt wspomagający uprawę roślin (środek poprawiający właściwości gleby) z zakresem stosowania: w uprawach polowych, w uprawach ozdobnych, na trawnikach.
Konieczne jest jednak spełnienie wytycznych Rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi
z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu dopuszczalna wartość zanieczyszczeń w nawozach organicznych i organiczno-mineralnych oraz organicznych i organiczno-mineralnych środkach wspomagających uprawę roślin i uzyskanie stosownej decyzji Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Poprzez wydanie decyzji przez Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w zakresie środka poprawiającego właściwości gleby do stosowania w uprawach polowych, w uprawach roślin ozdobnych, na trawnikach możemy uzyskać „przekwalifikowanie” odpadu na produkt. Obecnie pracujemy nad uzyskaniem takiej decyzji.
Dzięki zastosowaniu biomasy zamiast miału węglowego w ciepłowni C13 – Winiary i wykorzystywaniu miału węglowego jako paliwa w ciepłowni C14 – Skiereszewo oraz ciągłej analizie kosztów paliwa, a tym samym kosztów wytwarzania ciepła obniżyliśmy cenę ciepła systemowego o ok. 6%. Obecnie mamy cenę ciepła systemowego niższą niż cena ciepła pochodząca z większości instalacji geotermalnych, przy zachowaniu statusu efektywnego systemu ciepłowniczego.
PEC w Gnieźnie w ostatnich dwóch latach osiągnął zyski przekładające się na wysoką rentowność prowadzenia działalności ciepłowniczej: ROE – 8,36, ROA – 6,22 oraz ROS – 9.83, w także stabilność finansową, która spokojnie pozwala myśleć o transformacji energetycznej i szukać najlepszych rozwiązań dla naszego systemu ciepłowniczego.
Efektem wielomiesięcznych prac zakończonych udaną konwersją kotłów miałowych typu WR
w kierunku możliwości spalania biomasy m.in. w postaci peletu drzewnego było uzyskanie statusu efektywnego systemu ciepłowniczego, odstąpienie od umarzania uprawnień do emisji CO2, możliwość utrzymania, a nawet obniżenie cen ciepła systemowego.
Źródło: Jarosław Grobelny, Prezes Zarządu, Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Gnieźnie Sp. z o.o.
Artykuł pochodzi z wydania 5-6/2025 “Nowa Energia”
