LCP Fizyka 2006 - AGH University of Science and...

Artur WYRWA

AGH, University of Science and Technology, Kraków

AGH University of Science and

Technology in Krakow

Faculty of Fuels and Energy

CAFE, Dyrektywa LCP

Worldwide & EU environment policies

2000

1990

1980

1970

Acid rains

(1969)

1979 UNCLRTAP

United Nation Convention on Long Range Trans-boundary Air Pollutants

1999 Goteborg Protocol

- LCP Directive (2001)- NEC Directive (2001)

International

Conventions

Control & Command

2008 &

2010

targets

Greenhouse

effect

(1990)

1992 UNFCCC

United Nation Framework Convention on Climate Change

1997 Kyoto Protocol

- CHP Directive- CO2 ETS Directive- REN Directive- Eco-building Directive- ...

2008-2012

1st Kyoto

Protocol

targets

Issues

Health &

future

generations

(2000)

2001 CAFE

CleanAirForEurope

2010-2012?2005 New regulations

expected

Expected

results

Source:Prof. Louis Jestin




EU environment policies

6th EAPThematic

Strategy on

air pollution

CAFE

- Levels that do not

give rise to negative

impacts on and risk

to human health and

the environemnt

Coherent and integrated

Priorities for future action

-review existing legislation

-review of NEC Directive

-better air pollution

modeling

forecasting..

To develop, collect and

validate scientific

information

Review current

policies

Assess progress towards

long-term objectives




Service contracts launched under CAFE

Energy Baseline Scenario- National Technical University of Athens (PRIMES)

Integrated assessment modelling – International Institue for Applied System Analysis (RAINS model)

Cost-Benefit Analyses – AEA Technology

Health Aspects – Centre of Envitonment & Health (WHO)

...Review

Alternative environmental interim objectives

up to 2020

Loss in statistical life expectancy




Acid and nitrogen deposition




Abatement costs by sector in 2020 (millions of euros per year)

The RAINS model: Scenario analysis mode

Energy/agriculture projections

Emissions

Emission control options

Atmospheric dispersion

Costs

Driving forces

Health & environmental impact indicators

Integrated assessment in CAFE with the RAINS model

Energy/agriculture projections

Emissions

Emission control options

Atmospheric dispersion

Health and environmental impacts

Environmental targets

Costs OPTIMIZATION

Driving forces

BASELINE SCENARIO




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

2001 2002 2005 2010 2015 2020

CP_MFR CP_CLE BL_CLE

IC_CLE IC_MFR

NEC

Goteborg

Historical and Forecasted SO2 emissions




Dyrektywa 2001/80/WE w sprawie ograniczenia emisji

niektórych zanieczyszczeń do powietrza z dużych źródeł

spalania paliw

LCP Directive (Large Combustion Plants)

�(Wcześniej 88/609/EWG)




• Posiada charakter wiążący, nie ma powszechnego charakteru obowiązywania

• Nie odnosi się bezpośrednio do wszyskich obywateli ale do krajów członkowskich

• Formułuje cele ktróre adresaci, dowolnymi środkami sązobowiązani osiągnąć

• W państwach wydawane są akty prawne zmierzające do realizacji dyrektywy

DYREKTYWA

ETS (>20 MWth)

Non-LCP

Local

SO2, NOx, CO2

SO2, NOx, CO2

SO2, NOx, CO2Transboundary

LCP (>50 MWth)

GENERAL PICTURE




Dyrektywa 2001/80/WE

� Opublikowana 27 listopada 2001

� Państwa członkowskie UE miały obowiązek wprowadzić ją do swoich systemów prawnych do 27 listopada 2002

� Polska wprowadziła ją do naszego systemu prawnego do czerwca 2003 r. (obowiązek wynika z ustawy wprowadzającej ustawę Prawo Ochrony Środowiska)




DIRECTIVE 2001/80/EC

on the limitation of emissions of certain pollutants into the air from

large combustion plants

� Sets the emission limit values for SO2 NOx and dust for LCPs

�Building permit (equivalent)

�Existing (1 July 1987)

� New (before 27 November 2002, put into operation before 27 November 2003)

� Ultra New

� Alternatively, existing plants might be inluded into National Emission Reduction Plan (NERP)




• Celem nowej Dyrektywy jest nie tylko poprawa stanu

środowiska, ale także ujednolicenie warunków konkurencyjnosci

• Parlament Europejski optował za wprowadzeniem

restrykcyjnych standardów emisji uzasadniając stanowisko m.in.

koniecznością ograniczania emisji gazów cieplarnianych ze

względu na Protokół z Kioto oraz „ustanowieniem poziomu

gry dla zliberalizowanego europejskiego rynku energi

elektryczną ze względu na rozszerzenie”




0

500

1000

1500

2000

2500

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

LCP Directive

HC until 31.12.2007

HC, BC after 01.01.2008

HC with AT

BC until 31.12.2007

BC with AT

Biomass until 31.12.2007

Biomass after 01.01.2008

SO2 Emission Limit Values for Solid Fuels(Existing plants)

mg SO2/Nm3

MWth




Standardy emisji dla najnowszych źródeł opalanych

paliwami stałymi mocy > 100 MWt (uruchomionych po

27.11.2003)

SO2 – 200 mg/Nm3,

NOx – 200 mg/Nm3,

Pył – 30 mg/Nm3.




Kiedy istniejące źródła mogą nie spełnić

wymagań Dyrektywy:

Naturalna derogacja zawarta w Art. 4.4. Dyrektywypraca źródła przez 20 000 godzin licząc od 1.01.2008nie dłużej niż do 31.12.2015,Warunkiem skorzystania z naturalnej derogacji jest

zgłoszenie pisemne właściwemu organowi do 30.06.2004 r.




Alternatywnie do indywidualnych standardów emisji możliwe jest spełnienie wymagań Dyrektywy

łącznie przez wszystkie istniejące duże źródła

spalania w ramach tzw.

Krajowego Planu Redukcji Emisji (KPRE)




Age of Power Plants in Poland

Source: EDF-Polska Envinonment Worksop



Faculty of Fuels and EnergyI n s ta l le d g r o s s n o m i n a lp ow e r &c u m u l a te dc o m m i s s i o n i n g s i n P o l a n d

05 0 0

1 0 0 01 5 0 0

2 0 0 02 5 0 0

1 930 1 94 0 1 950 1 960 1 97 0 1 980 1 990 2 000 2 01 0 2 02 0 2 030 2 04 0 2 050 2 060 2 07 0

Gr ossn omin al pow er (MW e )

02 0 0 04 0 0 06 0 0 08 0 0 01 0 0 0 01 2 0 0 01 4 0 0 01 6 0 0 01 8 0 0 02 0 0 0 02 2 0 0 02 4 0 0 02 6 0 0 02 8 0 0 03 0 0 0 03 2 0 0 03 4 0 0 0In s ta l le dg r o s s n o m i n a lp o w e r( M W e )Cu m u la t e dg r o s s n o m i n a lp o w e r( l i fe t i m e = 6 0y e a r s )Cu m u la t e dg r o s s n o m i n a lp o w e r( l i fe t i m e = 5 0y e a r s )Cu m u la t e dg r o s s n o m i n a lp o w e r( l i fe t i m e = 4 0y e a r s )

Cumulated comissioning in Poland

90 %

Source: EDF-Polska Envinonment Worksop




Okresy przejściowego zaakceptowane w Traktacie Akcesyjnym :

- dla SO2 do 31 grudnia 2015r. ,

- dla NOx do 1 stycznia 2016 r.,

- dla pyłu 31 grudnia 2017 r.




Łączny limit dla sektora w ramach KPRE obliczony jest w

następujący sposób:

Średnie ilości spalin, moce i jakość paliwa z lat 1996-2000 oraz standardy emisji Dyrektywy są podstawądo obliczenia łącznego limitu emisji dla sektora wtonach/rok w latach 2008 – 2015 i po 2015 r.,

Limity cząstkowe źródeł wycofywanych zmniejszająłączny limit dla sektora




Emissions [ton] = ELV [mg/Nm3] * FG flowrate [Nm3/GJc]

* Chemical energy 96-00 [GJc] * 10-9

Ze względu na zbliżony skład chemiczny oraz wartość opałową paliw spalanych

w rozpatrywanych źródłach, zweryfikowane przez wielkości pomiarowe,

przyjęto ujednolicone wskaźniki jednostkowe objętości spalin:

− 0,37 m3/MJ dla węgla kamiennego,

− 0,43 m3/MJ dla węgla brunatnego,

- 0,27 m3/MJ dla paliw ciekłych i gazowych.

Emissions [ton] = Waste gas flow rate [Nm3/yr] * ELV [mg/Nm3] * 1,0*10-9

W celu opracowania KPRE, maksymalną dopuszczalną roczną wielkość emisji

(zwaną dalej pułapem emisji) wyliczono na podstawie następujących danych:

− średniej ilości spalin ze źródła w latach 1996-2000,

- standardu emisji (wg Dyrektywy) zależnego od parametrów źródła.




Chemical energy 96-00 [GJc] = 2 495 742 [ton/year]* 7,94 [GJ/ton]

Chemical energy 96-00 = 19 843 148 GJ




Waste gas flow rate [Nm3pa] = Chemical energy 96-00 [GJc]* FG

flowrate [Nm3/GJc]

Waste gas flow rate = 19 843 148 000 [MJ] * 0,43 [m3/MJ]

Waste gas flow rate = 8 532 553 750 [nm3/yr]

Emissions [ton] = 8 532 553 750 [nm3pa] * 2000 [mg/m3] * 10-9

Emissions (2008-2015) = 17 065 ton




Limity SO2 dla sektora dużych źródeł spalania

wprowadzone w Traktacie:

Emisja z sektora w latach 2008 2010 i 2012 nie może przekroczyć odpowiednio: [ktonpa]

Limit emisji dla sektora narzucony przez stronę unijną jest mniejszy od prognozowanej emisji przy uwzględnieniu list derogacyjnych,

Pollutant 2008 2010 2012

SO2 454 428 358

NOx 254 251 239




SO2 emissions [Mg/year]

Total – 801 142

NERP – 738 727

D 20 000 – 53 033

New – 9 382

National Emission Reduction Plan

Pollutant 2008 2010 2012

SO2 454 428 358

NOx 254 251 239

Accesion Treaty Targets

[ktons/year]




INTRODUCTION

� Poland – a coal based country

� Coal will remain the main primary energy fuel

� Poland the largest SO2 emitter in Europe

� Tough environmental standards- a major financial burden

� Large amount of coal used for direct consumption




0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

45001988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

[ktons]

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

[mln tons]

SO2 NO2 PM2.5+PM10 CO2 Serie6

Historical emissions of SO2, NO2,dust, net CO2

Source: National Emission Centre




0

500

1000

1500

2000

2500

3000

SO2 emissions [ktons]

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Road transport

Production processes

Combustion in manufacturing industry

Non-industrial combustion plants

Combustion in energy and transformation industries

Historical and Forecasted SO2 emissions

Source: KCIE

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

2005 2010 2015 2020

Road transport

Fuel production and conversion (other than power plants)

Combustion in manufacturing industry

Non-industrial combustion plants

Power and Heat Plants

RAINS Calculations

CP_CRE Scenario




Observed differenes between emissions from RAINS

to estimates of AEA Technology Study

Source:AEAT




Source: AEAT/ED48256

SO2 emissions(2000) from non-industrial SCIs by country

(as percentage od overall European non-industrial SCI emissions)




� With the planned decommissioning of a significant number of LCP units in the near future, one may question whether incurring high capital costs of flue gas treatment systems (FGTS) to fulfill the LCP Directive does make an economic sense

� Promotion of fuel conversion in the non-LCP sector, which currently uses more than 20 million tons of coal annually without any FGTS, from coal to gas or biomass (where appropriate), may have a better air quality impact

� This also applies to transformation of district only heating systems to CHPs to globally make the total heating system more efficient.

Hypothesis




� Furthermore, one is lacking a more precise country-oriented, integrated assessment studies, which would provide guidance to optimally allocate the public funds to support environment protection investments with consideration of environmental, social and economical aspects.

� The project, inter alias, is a study to compare the local, regional and transboundary effects of investing into emission reduction within LCPsand SCIs.

� First step the study will be concentrated on south of Poland, wheremost coal is burned today

Hypothesis cont.




• Odtworzenia wymuszone dyrektywą w wariancie z wprowadzeniem KPRE w latach 2015–2018 i 2015–2020 będą odpowiednio o 32-38% mniejsze niż w wariancie ze standardami emisji z handlem emisjami,

• i odpowiednio o 40-43% mniejsze niż w wariancie ze standardami emisji bez handlu emisjami

• Z punktu widzenia minimalizacji wielkości odtworzonych mocy, KPRE jest wariantem zdecydowanie najkorzystniejszym z wariantów wdrożenia dyrektywy.

Do 2020 r. granicznie może wymagać odtworzenia 53% mocy systemu elektroenergetycznego, z tego 39,4% to odtworzenie przedwczesnych wymuszonych wycofań spowodowanych wymaganiami dyrektywy.

Przyszłość Polskiej Energetyki




Co dalej ?

Polska miała czas na przedstawienie projektu KPRE Komisji Europejskiej do daty akcesji (1.05 2004),




Na pocieszenie

Polska zgodę na finansowanie ze źródeł publicznych do 50 % kosztów kwalifikowanych dla inwestycji dostosowawczych do wymagań Dyrektywy 2001/80/WE

LCP Fizyka 2006 - AGH University of Science and...

Documents

Transcript of LCP Fizyka 2006 - AGH University of Science and...