Dr inż. Jarosław Zuwała

ŚLAD WĘGLOWY ZWIĄZANY
Z TRANSPORTEM BIOMASY
DROGĄ MORSKĄ
Jarosław Zuwała
Forum Biomasy – Produkcja, Kontraktowanie, Logistyka Ostrołęka, 22‐23 marca 2012 r. Wprowadzenie
• Energia z biomasy - stabilną energią z OZE.
• Ilość biomasy zużywanej na cele energetyczne w Polsce
stale wzrasta.
• Obecnie energię elektryczną z biomasy wytwarza około
50 podmiotów w Polsce.
• W roku 2011 wyprodukowano z biomasy ok. 7 TWh
energii elektrycznej.
• Energia chemiczna zużytej do produkcji elektryczności
paliwa biomasy w Polsce wyniosła 66 tys. TJ.
• Dzięki zastąpieniu węgla biomasą, niewyemitowano 6,6
mln ton CO2.
2
Emisja CO2 związana z wykorzystaniem biomasy
• „Zerowa” emisja CO2 z biomasy (bezpośrednia), ma
miejsce wówczas, gdy spalane są odtwarzalne plantacje
energetyczne (CO2 jest pochłaniane, następnie
uwalniane, znowu pochłaniane, etc).
• Pośrednia emisja CO2 związana jest m.in. z etapami
przygotowania i transportu, w których zużywane są
paliwa kopalne – trudno je wyeliminować.
• Pozyskiwanie biomasy z okolicy miejsca jej wytwarzania
ma szansę zminimalizować obciążenia związane z
pośrednią emisją CO2.
• Co w przypadku, gdy podaż lokalnej biomasy nie nadąża
za popytem?
3
Skąd brać biomasę?
• Biomasa leśna – ograniczenia % RMG, brak kryteriów
oceny
„celowości
rozdrobnienia
drewna
pełnowartościowego” (§2.7 projektu ze stycznia 2012).
• Biomasa pochodzenia rolniczego – duża część słomy
pozostaje na polach (bilans pierwiastków „odżywczych”),
trafia do producentów podłoża pieczarkowego, tylko
część trafia do energetyki.
• Uprawy energetyczne – podaż symboliczna w stosunku
do popytu.
• Import? Tak, ale ten transport…….
4
Import biomasy
• Wytłoki z oliwek (Hiszpania, Grecja).
• Łupiny z pestki palmy olejowca gwinejskiego (Wybrzeże Kości Słoniowej, Malezja).
• Jadłoszyn baziowaty (Texas, USA).
• Zrębki kauczukowca.
• Inne ….
5
Energochłonność transportu
Rodzaj
Energochłonność, MJ/Mg‚km
Transport morski
0,04‐0,16
Transport drogowy (wielkotonażowy)
Transport kolejowy
0,6‐1,0
Transport lotniczy 7‐15
0,4‐1,0
Za: W. Stanek; Metodyka oceny skutków ekologicznych w procesach cieplnych za pomocą analizy LCA. Gliwice, 2009
6
Czym jest ślad węglowy
Ślad węglowy to suma emisji gazów cieplarnianych, takich jak:
a) dwutlenek węgla (CO2), Gaz
Jednostka
Potencjał, lata
b) metan (CH4), 20
100
200
c) podtlenek azotu (N2O),
CO
1
1
1
kg eq.
CO /kgCO
d) gazy fluorowane:
CH
62
23
7
kg eq.
CO
/kgCH
‐ fluorowęglowodory (HFC),
NO
275 296
156
kg eq.
‐ perfluorowęglowodory (PFC),
CO /kgN O
‐ sześciofluorek siarki (SF6).
Jednostką określającą ślad węglowy jest tona ekwiwalentu dwutlenku węgla (tCO2eq).
Poszczególne emisje gazów cieplarnianych, wyrażone w jednostkach masy są
przeliczane na wartość ekwiwalentu dwutlenku węgla przez wskaźnik GWP (Global Warming Potential).
2
2
2
2
4
4
2
2
2
7
Analiza porównawcza
Łupiny pestek palmy oleistej (PKS)
•
•
Transport:
‐ Daloa – Abidjan (Wybrzeże Kości Słoniowej)
‐ Abidjan – Gdańsk
‐ Gdańsk – Kraków
Wartość opałowa łupin 18 MJ/kg.
ciągnik siodłowy z naczepą (olej napędowy)
kontenerowiec (bunker 380)
ciągnik siodłowy z naczepą (olej napędowy)
Pelety ze słomy
•
•
Transport:
‐ Ostrów Mazowiecki – Kraków
Wartość opałowa peletów 18 MJ/kg.
Dane wielkości wspólne
• Ładowność:
‐
naczepy, dla ciągnika siodłowego 28 Mg,
‐
kontenerowca 164 Gg
• Średnie spalanie na trasie:
‐ ciągnik siodłowy z naczepą 0,27 kg/km,
‐ kontenerowiec 45 kg/km.
ciągnik siodłowy z naczepą (olej napędowy)
Zestawienie porównawcze śladu węglowego oraz emisji CO2
Daloa - Abidjan
Abidjan - Gdańsk
Gdańsk - Kraków
Cała trasa transportu
łupin pestek palmy
oleistej
Ślad węglowy,
MgCO2eq
0,407
1386,643
0,619
1387,670
0,414
Emisja CO2, MgCO2
0,400
1373,400
0,608
1374,408
0,407
Energia chemiczna
biomasy dla środka
transportu, TJ
0,506
2959589,583
0,506
-
0,505
Ślad węglowy dla
określonego odcinka
trasy w odniesieniu
do energii
chemicznej biomasy,
kgCO2eq/GJbiomasy
0,804
0,469
1,224
2,497
0,820
Emisja CO2 dla
określonego odcinka
trasy w odniesieniu
do energii
chemicznej biomasy,
kgCO2/GJbiomasy
0,790
0,460
1,200
2,450
0,805
Faza transportu
Transport pelet
ze słomy
Wielkości uwzględniające jedynie emisje CO2 są niewiele mniejsze od odpowiadających wielkości dla śladu węglowego. Oznacza to, że podczas transportu pozostałe gazy cieplarniane emitowane do otoczenia stanowią
niewielki procent wartości śladu węglowego.
Ślad węglowy w funkcji masy transportowanego paliwa ‐ PKS
Skok wartości śladu węglowego określa wzrost liczby kontenerowców
masa x3 Skok wartości śladu węglowego wyraża wzrost liczby ciągników siodłowych z naczepą
masa x3 10
Ślad węglowy w funkcji masy transportowanego paliwa ‐ słoma
Skok wartości śladu węglowego wyraża wzrost liczby ciągników siodłowych z naczepą.
11
Porównanie wyników analizy
Uzyskane wyniki dla łupin pestek palmy oleistej i pelet ze słomy planowano porównać ze śladem węglowym dla węgla kamiennego transportowanego koleją na odcinku Katowice – Kraków, w odniesieniu do energii chemicznej węgla. Niestety brak jest informacji w literaturze na ten temat poza wybiórczymi danymi, takimi jak:
•wskaźnik emisji CO2 związany z produkcją węgla kamiennego w kopalni równy 1,94 kgCO2/GJ, •wskaźnik emisji CO2 związany z transportem koleją węgla kamiennego na odległość 1 km wynoszący 0,004 kgCO2/(GJ∙km),
•wartość emisji CH4 dla etapu wytwarzania węgla kamiennego w kopalni równy 4,23 gCH4/kg (dana dla USA).
Wielkości te wykorzystano do obliczenia emisji CO2 oraz CH4, co zaprezentowano w poniższej tabeli:
Paliwo
Łupiny pestek
palmy oleistej
(Daloa – Kraków,
ciężarówka,
kontenerowiec,
ciężarówka)
Pelety ze słomy
(Gdańsk-Kraków,
ciężarówka)
Węgiel kamienny –
(Kopalnia
Wieczorek,
Katowice-Kraków,
kolej PKP)
Emisja wybranych gazów cieplarnianych obciążająca paliwo
w odniesieniu do jego energii chemicznej
Wytworzenie
(3) Transport, Suma (2)+(3),
(2) Emisja CH4
(1) Emisja CO2
kgCO2eq/GJ
kgCO2/GJ
kgCO2/GJ
kgCO2eq/GJ
0*
0*
2,450
2,450
0*
0*
0,805
0,805
1,940
3,70
0,308
4,008
* Założono, że obciążenie związane z emisją gazów cieplarnianych przyporządkowano produktowi głównemu danego procesu (odpowiednio: olejowi palmowemu oraz ziarnom zbóż)
12
Podsumowanie
•
•
•
•
•
Ślad węglowy dla etapu transportu wzrasta skokowo, wraz ze wzrostem liczby środków przewozowych.
Ponieważ kontenerowiec emituje wielokrotnie większą ilość gazów cieplarnianych niż
ciężarówka, dlatego optymalnym rozwiązaniem jest transport maksymalnej masy ładunku dla statku pomniejszonej do wartości, która jest wielokrotnością ładowności ciężarówek. Optymalnym rozwiązaniem pod względem minimalizacji emisji gazów cieplarnianych dla paliwa na etapie wytwarzania oraz transportu są produkty uboczne pochodzenia biomasowego wytwarzane na obszarze lokalnym. Produkty uboczne pochodzenia biomasowego nie są obciążone emisjami gazów cieplarnianych na etapie wytwarzania (założenie o alokacji obciążeń środowiskowych do produktu głównego). Jednocześnie, jako paliwa o charakterze lokalnym, są mało obciążane śladem węglowym na etapie transportu. Dla etapu transportu wielkości uwzględniające jedynie emisje CO2 są niewiele mniejsze od odpowiadających wielkości dla śladu węglowego. Oznacza to, że podczas transportu pozostałe gazy cieplarniane emitowane do otoczenia stanowią niewielki procent wartości śladu węglowego.
13
Dziękuję za uwagę
Dane kontaktowe:
Dr inż. Jarosław Zuwała
e-mail: [email protected]
tel.:
fax:
web:
+48 32 271 00 41
+48 32 271 08 09
www.ichpw.zabrze.pl
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla
ul. Zamkowa 1
41-803 Zabrze
Polska
14