2. ODDZIAŁYWANIE SEKTORA ENERGETYCZNEGO NA ŚRODOWISKO
2.7. Porównanie produkcji i dystrybucji energii elektrycznej i cieplnej
W ramach drugiego badania (LCA 2), przeprowadzono analizę porównawczą wyprodukowania i dostarczenia do użytkowania 1 TJ energii (elektrycznej i cieplnej) przez polski system energetyczny w latach 2007 i 2010. Informacje inwentarzowe pobrano z dokumentów polskiego Głównego Urzędu Statystycznego i przeliczono w taki sposób, aby przyjęły formę tabeli inwentarzowej, typowej dla badań LCA (tabela 2.6). Kompletność danych zweryfikowano poprzez przeprowadzenie bilansu materiałowo-energetycznego.
Dane te można uznać za reprezentatywne w ujęciu terytorialnym i czasowym, bowiem pochodzą z miejsca i czasu realizacji procesów (w Polsce obowiązkiem składania sprawozdań do urzędu statystycznego są objęte wszystkie podmioty gospodarki narodowej, w tym elektrownie i elektrociepłownie). Raporty GUS dotyczące produkcji energii nie
uwzględniają infrastruktury, stąd tego typu informacje nie zostały uwzględnione w LCA 2.
Powstają one na podstawie następujących dokumentów sprawozdawczych (GUS):
miesięczne dane o produkcji energii elektrycznej,
sprawozdanie bilansowe nośników energii,
sprawozdanie bilansowe nośników energii i infrastruktury ciepłowniczej,
sprawozdanie o działalności podstawowej elektrowni cieplnej zawodowej,
sprawozdanie o działalności podstawowej elektrowni cieplnej zawodowej,
sprawozdanie o działalności podstawowej elektrowni wodnej,
sprawozdanie o mocy i produkcji elektrowni wodnych i źródeł odnawialnych,
sprawozdanie o zużyciu paliw i energii.
Wyprodukowanie i dystrybucja 1 TJ energii w 2007 roku w Polsce prowadziły do negatywnego oddziaływania równego 63,2 Pt, podczas gdy zrealizowanie tej samej funkcji w 2010 roku prowadziło do wyższego o 4% oddziaływania i wynosiło 65,7 Pt (tabela 2.11, rysunek 2.5).
Tab. 2.11 Wyniki skumulowanego wskaźnika dla wyprodukowania i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce w latach 2007 i 2010 – w oparciu o dane GUS (Pt) [104]
Ekowskaźnik PL_energia_w_sieci_2007 PL_ energia_w_sieci _2010
Całkowity wpływ na środowisko [Pt] 63,2 65,7
Efekt [Pt] (2007 =100%) 0,0 2,5 Pt
Efekt [%] (2007 = 100%) 0,0 4,0%
Rys. 2.5 Wyniki skumulowanego wskaźnika dla wyprodukowania i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce w latach 2007 i 2010 – w oparciu o dane GUS (Pt) [104]
Jakościowo struktura wpływu na środowisko pozostaje zbliżona dla obu lat i dominują w niej cztery kategorie wpływu (tabela 2.12, rysunek 2.6): globalne ocieplenie (21,9 Pt dla 2007 r., 22,1 Pt dla 2010 r.), energia ze źródeł nieodnawialnych (18,6 Pt dla 2007 r., 19,6 Pt dla 2010 r.), choroby układu oddechowego wynikające z emisji związków nieorganicznych (13,1 Pt dla 2007 r., 9,9 Pt dla 2010 r.) oraz toksyczność dla zasobów glebowych (7,79 Pt dla 2007 r., 11,9 Pt dla 2010 r.). W obu przypadkach łączne oddziaływanie w ramach tych czterech kategorii wpływu (spośród 15) stanowi ok. 97 % całej wartości skumulowanego ekowskaźnika. W zakresie czterech dominujących problemów środowiskowych tylko jeden – emisja substancji nieorganicznych powodujących choroby układu oddechowego – wykazuje spadek oddziaływania w roku 2010, w porównaniu do stanu w 2007 r.
Oddziaływanie zmniejsza się o 3,17 Pt, co stanowi redukcję na poziomie 24%. W pozostałych trzech przypadkach – emisja gazów cieplarnianych, zatrucie zasobów glebowych substancjami toksycznymi, energia ze źródeł nieodnawialnych – wyprodukowanie 1 TJ energii wypada mniej korzystnie środowiskowo w 2010 roku, aniżeli 3 lata wcześniej.
Tab. 2.12 Wyniki wskaźników kategorii wpływu dla wyprodukowania i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce wg latach 2007 i 2010 – w oparciu o dane GUS (Pt) [104]
Kategoria wpływu PL_energia_w_sieci_2007 PL_energia_w_sieci_2010 Efekt
Pt % Pt % Pt
Rys. 2.6 Wyniki wskaźników kategorii wpływu dla wyprodukowania i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce w latach 2007 i 2010 – w oparciu o dane GUS (Pt) [104]
Jak wspomniano wcześniej, analizy LCA przeprowadzane są dla całych systemów wyrobów, które obejmują zbiory procesów jednostkowych z dokonującymi się między nimi przepływami materiałowo-energetycznymi. W przypadku niniejszego badania (LCA 2), wpływ na środowisko wynika z wejść i wyjść wykazanych w tabeli 2.6. Wśród nich znajdują się takie, które stanowią elementy wymiany bezpośrednio ze środowiskiem (tzw. strumienie elementarne) oraz takie, które zostały lub zostaną przetworzone przez człowieka (wymiana pomiędzy systemem wyrobu a technosferą/systemami innych wyrobów). W odniesieniu do danych zaprezentowanych w tabeli 2.6 strumieniami elementarnymi będzie zużycie wody pochodzącej z ujęć własnych (powierzchniowych i podziemnych) oraz emisje do powietrza.
Każdy z materiałów już przetworzonych lub przeznaczonych do przetworzenia (np.
przetransportowane i obrobione mechanicznie nośniki energii, oleje opałowe, tarcica, płyty drewnopochodne, cement, wapno, gaz koksowniczy, żużle i popioły itp.) posiada swoją historię technologiczną implikującą zużycie dalszych materiałów i wygenerowanie emisji oraz odpadów. Oddziaływanie na środowisko wykazane w tabelach 2.11 i 2.12 odnosi się do wszystkich wejść i wyjść wchodzących w zakres pełnych systemów wyrobów (2612 procesów jednostkowych dla 2007 r., 2 641 procesów jednostkowych dla 2010 r.), a więc uwzględniających nie tylko działalność elektrowni/elektrociepłowni i infrastrukturę sieci przesyłowych, ale także ich dostawców.
W tabeli 2.13 wykazano cztery dominujące kategorie wpływu i scharakteryzowano je pod kątem występowania aspektów środowiskowych (z podziałem na bezpośrednie i pośrednie). Przykładowo, wyprodukowanie 1 TJ energii w 2007 roku w Polsce wykazuje oddziaływanie w zakresie zaburzeń oddechowych na poziomie 13,1 Pt (tabele 2.12, 2.13), z czego 55% oddziaływania przypada na emisje do powietrza ditlenku siarki, 35,5% tlenków azotu i 9,1% zanieczyszczeń pyłowych. W całym systemie wyrobu dla 2007 roku (2612 procesów jednostkowych) emituje się 0,934 Mg ditlenku siarki, z czego 96,5% (0,901 Mg) następuje w samych elektrowniach i elektrociepłowniach. 3,5% (0,033 Mg) emitowane jest u dostawców – głównie w kopalniach i podczas oczyszczania ścieków – z tego względu zaklasyfikowano je jako pośrednie aspekty środowiskowe. W przypadku ekotoksyczności wobec gleby głównymi źródłami wpływu są emisje do gleby. Ponieważ tabela 2.6 nie zawiera żadnych tego typu interwencji środowiskowych (co wynika z braku takich informacji zawartych w dokumentach GUS), całość oddziaływania została zaklasyfikowana jako pośrednie aspekty środowiskowe. W przypadku scenariusza dla 2007 roku całkowite oddziaływanie w tej kategorii wpływu wynosi 7,8 Pt, z czego 71,3% przypada na emisje aluminium, zaś 16,7% na emisje cynku. Następują one głównie podczas oczyszczania ścieków, ale także produkcji paliwa odpadowego. Ponieważ w tabeli 2.13 wykazano tylko strumienie elementarne, to zużycie nośników energii traktowane jest tutaj jako bezpośrednie wydobycie ze złoża i zostało ono przypisane kopalniom, jako dostawcom elektrowni i elektrociepłowni. Z tego względu 100% zużycia nośników zaklasyfikowano do aspektów pośrednich i przypisano pozostałe procesy. Do elektrowni i elektrociepłowni trafiają nośniki po obróbce mechanicznej oraz przetransportowaniu, stąd z punktu widzenia tych podmiotów, stanowią one wejścia z technosfery, a nie strumienie elementarne.
Tab. 2.13 Źródła strumieni elementarnych dla czterech dominujących kategorii wpływów w odniesieniu do wyprodukowania i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce wg latach 2007 i 2010
[obliczenia własne na podstawie 104]
Scenariusz
Strumienie elementarne i ich udział w kategorii wyniku oddziaływania wskaźnika – na cały system produktów
Strumienie
SUBSTANCJE NIEORGANICZNE WYWOŁUJĄCE ZABURZENIA ODDECHOWE = 13,1 Pt/1 TJ energii Emisja do atmosfery: SO2 (55%/0,934
Mg) 96,5% 3,5%
(kopalnie węgla i oczyszczanie ścieków) Emisja do atmosfery: NOx (35,5%/0,368
Mg) 90,8% 9,2%
(kopalnie węgla i oczyszczanie ścieków) Emisja do atmosfery: cząstki
(9,1%/0,106 Mg) 46,4% 53,6%
(kopalnie węgla i oczyszczanie ścieków) EMISJA SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH DO GLEBY = 7,8 Pt/1 TJ energy
Emisja do gleby: aluminium GLOBALNE OCIEPLENIE = 21,9 Pt/1 TJ energy
Emisja do atmosfery: CO2
(97,83%/214,504 Mg) 95,1% 4,9%
(kopalnie węgla, spalanie gazu ziemnego i oczyszczanie ścieków)
ENERGIA ZE ŹRÓDEŁ NIEODNAWIALNYCH = 18,6 Pt/1 TJ energy surowiec: węgiel kamienny, kopalniany
SUBSTANCJE NIEORGANICZNE WYWOŁUJĄCE ZABURZENIA ODDECHOWE = 9,9 Pt/1 TJ energy Emisja do atmosfery: SO2 (42,4%/0,544
Mg) 94,5% 5,5%
(kopalnie węgla i oczyszczanie ścieków) Emisja do atmosfery: NOx (46,5%/0,367
Mg) 88,3% 11,7%
(kopalnie węgla i oczyszczanie ścieków) Emisja do atmosfery: cząstki
(8,69%/0,083 Mg) 35,0% 65,0%
(kopalnie węgla i oczyszczanie ścieków) EMISJA SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH DO GLEBY= 11,9 Pt/1 TJ energy
Emisja do gleby: aluminium GLOBALNE OCIEPLENIE = 22,1 Pt/1 TJ energy
Emisja do atmosfery: CO2
(97,85%/216,259 Mg) 93,4% 6,6%
(kopalnie węgla, spalanie gazu ziemnego i oczyszczanie ścieków )
ENERGIA ZE ŹRÓDEŁ NIEODNAWIALNYCH = 19,6 Pt/1 TJ energy surowiec: węgiel kamienny, kopalniany
Odrębnego komentarza wymagają wyniki dotyczące globalnego ocieplenia. Norma ISO/TS 14067 [51], prezentująca metodykę naliczania śladu węglowego dla działalności organizacji, dzieli dane inwentarzowe na dwie ogólne kategorie:
bezpośrednie emisje i usunięcia gazów cieplarnianych – obejmujące emisje następujące na terenie organizacji i określone na drodze monitoringu, stechiometrycznie lub w bilansie masowym („bezpośrednie” oznacza tutaj kontrolowane przez organizację, ale można to rozumieć także, jako nie mające wcześniejszej lub późniejszej historii technologicznej),
dane dotyczące aktywności – obejmujące wejścia i wyjścia materiałów wchodzących i wychodzących z organizacji, które mają swoją historię technologiczną skutkująca emisjami gazów cieplarnianych.
Przy takim podziale norma ISO/TS 14067 grupuje emisje gazów cieplarnianych na trzech poziomach:
zakres 1 – emisje gazów cieplarnianych ze źródeł gazu cieplarnianego należących do organizacji lub przez nią nadzorowanych (emisje bezpośrednie),
zakres 2 – emisje GHG przy wytwarzaniu energii elektrycznej, ciepła lub pary wodnej zużywanej przez organizację (pośrednie energetyczne emisje gazów cieplarnianych),
zakres 3 – emisje GHG inna niż pośrednie energetyczne emisje GHG, które są skutkiem działalności organizacji, ale powstają w źródłach gazu cieplarnianego, które należą lub są nadzorowane przez inne organizacje.
Jeśli przyjąć, że wykazane w tabeli 2.6 informacje inwentarzowe dotyczą działalności elektrowni i elektrociepłowni, to emisje ditlenku i tlenku węgla wykazane w tej tabeli należy traktować jako zakres 1. Ponieważ w tabeli 2.6 nie wykazano zużycia energii wtórnej pochodzącego od dostawców (elektrownia sama pokrywa potrzeby własne na energię), nie ma emisji typu zakres 2. Do zakresu 3 należy zatem zaklasyfikować wszystkie pozostałe emisje gazów cieplarnianych następujące w systemie wyrobu i nie wykazane w tabeli 2.6. Z tabeli 2.13 wynika, że cały system wyrobu dla 2007 roku emituje 214,504 Mg ditlenku węgla, z czego 94,2% (201,891 Mg) to emisje bezpośrednie następujące w elektrowniach i elektrociepłowniach. Pozostałe 12,6 Mg emisji CO2 to aspekty pośrednie, obecne u dostawców, w tym przypadku głównie w kopalniach węgla kamiennego oraz brunatnego (5 Mg) oraz podczas oczyszczania ścieków (3,2 Mg).
W tabeli 2.14 dokonano zestawienia emisji wszystkich gazów cieplarnianych i ich podziału na poszczególne zakresy oraz obliczono dla ślad węglowy dla produkcji i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce w latach 2007 i 2010. Ślad węglowy wykazano jako wynik wskaźnika kategorii wpływu emisja gazów cieplarnianych. Warto zwrócić uwagę, że nie jest on wyrażony w Pt, ale w kg CO2 eq (własnej jednostce kategorii wpływu). Bezpośrednie emisje gazów cieplarnianych z zakresu 1 stanowią masowo 93-94% wszystkich emisji gazów cieplarnianych występujących w obu systemach wyrobów. Stanowią one jednocześnie ok. 93% śladu węglowego. Pośrednie nieenergetyczne emisje gazów cieplarnianych (zakres 3) stanowią masowo 6,2÷7% i generują ślad węglowy na poziomie 7÷8%.
Tab. 2.14 Emisje gazów cieplarnianych (GHGs) i ślad węglowy dla produkcji i dystrybucji 1 TJ energii w Polsce w analizowanych latach [obliczenia własne na podstawie 104]
PL_energia_w_sieci_2007 PL_energia_w_sieci_2010 Emisje GHGs
[Mg/1 TJ energii] Ślad węglowy
[kg CO2 eq/1 TJ energii] Emisje GHGs
[Mg/1 TJ energii] Ślad węglowy [kg CO2 eq/1 TJ energii]
ZAKRES 1 201,93 201 952,2 201,94 201 967,1
ZAKRES 2 0,00 0,0 0,00 0,0
ZAKRES 3 13,28 15 178,6 15,02 17 069,2
RAZEM 215,21 217 130,8 216,96 219 036,3