Wyprodukuj sobie... prąd

"Spalanie węgla wprost w piecach to, z punktu widzenia jakości tego paliwa, czyste marnotrawstwo. Używa się paliwa, które daje bardzo wysoką temperaturę spalania, by ogrzać pomieszczenia do dwudziestu kilku stopni Celsjusza. O wiele bardziej rozsądne jest wykorzystanie węgla do produkcji energii elektrycznej. Powstające przy tym ciepło jest produktem odpadowym" - tłumaczy kierownik Ośrodka Przepływów i Spalania w Instytucie Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku dr hab. inż. Dariusz Kardaś.

W Instytucie, przy współpracy innych jednostek naukowych, zaprojektowano rozwiązanie dostosowane do tego założenia - kocioł nowej konstrukcji, mogący spalać niemal każdy rodzaj paliwa - np. węgiel, drewno czy biomasę - w wysokiej temperaturze. Przy użyciu podobnej ilości paliwa instalacja dostarcza potrzebne ciepło oraz energię elektryczną, którą - zależnie od wielkości - można zaspokoić potrzeby pojedynczego gospodarstwa, kilku domów czy osiedla. Redukcję emisji zanieczyszczeń zapewnia zastosowanie niewielkiego elektrofiltru. Pomysłodawcy tego rozwiązania przekonują, że elektrofiltr i powstająca w kotle bardzo wysoka temperatura umożliwiają bezpieczne dla środowiska wykorzystanie także paliw gorszej jakości, które spalane w kotłach starego typu znacząco przyczyniają się do tzw. niskiej emisji, w przeważającym stopniu odpowiedzialnej za powstawanie smogu. "Odwróciliśmy kierunek myślenia. Zamiast domagać się paliw dopasowanych do wymogów konkretnych kotłów, stworzyliśmy rozwiązanie pozwalające na uzyskiwanie pożądanego efektu z paliw nie tak wysublimowanych, za to łatwo dostępnych, łatwych do przechowania i tanich w naszych warunkach. A takie właśnie cechy ma węgiel" - ocenił dr hab. inż. Kardaś.

Opracowany w Gdańsku prototyp takiego rozwiązania pozwala na osiągnięcie 3 kilowatów mocy elektrycznej, przy ok. 30 kilowatach mocy cieplnej - z możliwością zwiększenia skali działania. Prąd może byś sprzedawany do sieci energetycznej; w porównaniu z energią z instalacji fotowoltaicznych ma to tę zaletę, że to użytkownik wybiera, kiedy i jaką ilość energii produkuje, co nie jest możliwe przy zasilaniu wyłącznie energią słoneczną. Instalacja może być stosowana w domach jednorodzinnych - wystarczy jedno niewielkie pomieszczenie gospodarcze; może też działać w wolnostojącym kontenerze. Upowszechnienie rozwiązania, pozwalającego na efektywne i bezpieczne dla środowiska spalanie gorszych gatunków węgla, postulują producenci tego surowca.

Według wielu przedstawicieli środowiska górniczego planowana - np. w projekcie śląskiej uchwały antysmogowej, nad którą pracuje sejmik - stopniowa wymiana urządzeń grzewczych na kotły nowej generacji, wymagające lepszej jakości paliwa, nie przyniesie zakładanych efektów, na dodatek w perspektywie skazując odbiorców na węgiel z importu, ponieważ w Polsce brak wystarczającej ilości odpowiedniego paliwa. "Aby zaspokoić zapotrzebowanie na paliwa dostosowane do konkretnych kotłów, produkcja kwalifikowanych paliw węglowych w samym tylko Katowickim Holdingu Węglowym musiałaby zostać przynajmniej potrojona. Przy czym paliwa te, przy wszystkich swoich zaletach, z uwagi na potrzebę przetworzenia są droższe, ponieważ wymagają rozdrobnienia węgla oraz łączenia różnych jego rodzajów, by uzyskać wymagane parametry. Efektem wprowadzenia zaostrzonych wymogów dotyczących kotłów będzie zatem import węgla" - ocenił rzecznik Katowickiego Holdingu Węglowego Wojciech Jaros.

Według producentów węgla kluczowa w rozwiązaniach służących walce ze smogiem powinna być minimalizacja zanieczyszczeń, czyli osiągane parametry spalin. Stąd poparcie dla kotłów, pozwalających spalać tańsze i gorsze jakościowo gatunki węgla, z zastosowaniem kogeneracji oraz elektrofiltrów. "Propozycja narzucenia obowiązku stosowania konkretnych kotłów przypomina próbę rozwiązania problemu emisji spalin samochodowych przez nakaz wymiany wszystkich starszych pojazdów na auta z napędem hybrydowym. Bez pewności, czy np. za trzy lata nie zostanie nakazane kolejne wymienienie ich na elektryczne" - skomentował Jaros.

Przedstawiciele Instytutu Maszyn Przepływowych PAN oceniają, że obecną publiczną dyskusję dotyczącą sposobów walki ze smogiem oraz rozwiązań ograniczających niską emisję warto wykorzystać także do promowania domowych mikrosiłowni kogeneracyjnych, będących efektywną formą realizacji tzw. kogeneracji rozproszonej w małej skali. "Energetykę czeka rewolucja. Wielkie bloki, duże elektrownie, elektrociepłownie zostaną w niezbyt długim czasie uzupełnione przez tysiące małych urządzeń wytwarzających prąd i przy okazji ciepło. Przyszłość to energetyka rozporoszona" - przekonuje dyrektor gdańskiego Instytutu prof. Jan Kiciński.

Eksperci szacują, że w Polsce w ok. 3 mln gospodarstw domowych istnieją warunki techniczne do zainstalowania mikroinstalacji zasilanej paliwami stałymi. Zastosowanie mikrosiłowni o mocy 4 kilowatów w milionie gospodarstw dałoby całkowitą moc elektryczną równą 4 tys. megawatów, czyli więcej niż wytwarza jedna z największych polskich elektrowni - w Kozienicach. Mikrosiłownia, pracując przez siedem miesięcy w roku, może wytworzyć energię elektryczną wartą ok. 10 tys. zł. Drugą grupą odbiorców mikrosiłowni mogą być gospodarstwa rolne oraz małe firmy produkcyjne i usługowe, gdzie zapotrzebowanie na prąd jest znacząco większe niż w gospodarstwach domowych. Przy zużyciu ok. 40 kilowatów, rocznie mogłyby one wytwarzać w mikrosiłowniach prąd o wartości ok. 160 tys. zł.