Rozwój techniki i technologii spalania stałych biopaliw w ostatnich dziesięcioleciach zaowocował dostępnością na rynku wysokoefektywnych energetycznie i niskoemisyjnych ogrzewaczy pomieszczeń – kominków, pieców – regulowanych Rozporządzeniem KE (UE) 2015/1185 w sprawie Ekoprojektu. Od kilku lat na rynku dostępne są kominki spełniające jego wymagania (Kubica K., Dyrektywa NEC – redukcja emisji zanieczyszczeń zagrażających zdrowiu…; EKOLOGIA 2020, nr 3(95), s. 31−34; http://ekologia-info.com.pl/ images/stories/pdf/ekologia-3−2020.pdf). Najnowsze badania, prowadzone w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, wykonane przez akredytowane laboratoria, dowodzą, że nawet te proste urządzenia mogą realizować proces czystego spalania, dzięki nowoczesnym rozwiązaniom konstrukcyjnym i materiałowym. Innowacje techniczne związane są przede wszystkim z kilkustopniową dystrybucją powietrza spalania i kontrolą jego strumienia, konstrukcją spalania i odpowiednimi konstrukcyjnymi materiałami ceramicznymi, akumulującymi ciepło.
Prezentowane poniżej rezultaty badań spalania drewna opałowego w nowoczesnych ogrzewaczach pomieszczeń, zgodnych z Ekoprojektem, zostały przeprowadzone na zlecenie Ogólnopolskiego Stowarzyszenia „Kominki i Piece” (OSKP). Badania potwierdziły kilkadziesiąt razy niższą emisyjność nowoczesnych urządzeń. Badaniom poddano dwa rodzaje ogrzewaczy – piec z układem kanałów akumulacyjnych oraz kominek z wodnym wymiennikiem ciepła (buforem), posiadające świadectwa zgodności z wymaganiami Rozporządzenia KE (UE) 2015/1185 w sprawie Ekoprojektu, wydane przez laboratorium posiadające akredytację PCA. Jako paliwa użyto dwa rodzaje drewna opałowego – brzozowe i bukowe, o zawartości wilgoci poniżej 15%. Testy przeprowadzono w warunkach terenowych.
Badania potwierdziły kilkadziesiąt razy niższą emisyjność nowoczesnych urządzeń.
W badaniach wykonano pomiary stężeń gazowych związków organicznych (OGC/LZO), tlenków azotu (NOx), dwutlenku siarki (SO2), a także tlenu (O2) i dwutlenku azotu, z zastosowaniem odpowiednich akredytowanych metod oznaczania ich stężeń w gazach odlotowych. Pomiar stężenia pyłu całkowitego (TSP/PM) został wykonany manualną metodą grawimetryczną przy izokinetycznym poborze próbek. Oznaczanie stężenia benzo(a)pirenu (BaP) i pozostałych 15 wielopierścieniowych węglowodorów aromatach według EPA wykonano zarówno w formie zaadsorbowanej na pyle, jak i fazie gazowej znormalizowaną metodą.
Uzyskane, uśrednione rezultaty badań, odniesione do wartości opałowej paliwa zestawiono w tabeli 1, w kolumnie zatytułowanej „Badania OSKP”. Porównano je z wskaźnikami emisji stosowanymi w przygotowaniu raportów krajowych zgodnie z wymogami Protokołu LRTAP (EIG 2019 r.), literaturowymi wskaźnikami z lat 90. ubiegłego stulecia (USEPA) i pierwszych lat XXI wieku ze spalania w kominkach z otwartą komorą, które w ostatnim czasie były cytowane w różnych źródłach. Porównano je także z danymi zagregowanych wskaźników emisji zanieczyszczeń dla pieców i kominków opalanych drewnem, zawartymi w poradniku KOBIZE IOŚ PIB (Warszawa 2021 r.). W tym miejscu należy zauważyć, że w polskich uwarunkowaniach w grupie ogrzewaczy pomieszczeń przeważają piece kaflowe i pieco-kuchnie (https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/energia/zuzycie-energii-w-gospodarstwach-domowych-w-2018-roku,12,1.html). Kominki o średnim wieku 10−11 lat, według powyższego raportu GUS, głównie z zamkniętą komorą spalania wykorzystywało 10,1% gospodarstw domowych, z czego tylko 12,4% jako podstawowe urządzenie grzewcze. Kominki od kilkunastu lat są popularnym dodatkowym miejscowym ogrzewaczem pomieszczeń, gdzie już implementowano nowe rozwiązania techniczne organizacji czystszego procesu spalania.
Analiza danych, zestawionych w tabeli 1, jednoznacznie ilustruje zdecydowanie niższe wskaźniki emisji pyłu całkowitego (TSP), jego subtrakcji PM10 i PM2.5 (drobnych cząstek stałych pyłu zawieszonego), tzw. gazowych związków organicznych (OGC/LZO), tlenku węgla oraz kancerogennego i mutagennego benzo(a)pirenu i pozostałych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych o podobnym charakterze szkodliwości dla zdrowia (16 WWA wg EPA). Zastosowana technika spalania w nowoczesnych urządzeniach grzewczych skutkuje wysokim stopniem redukcji emisji zanieczyszczeń w porównaniu do przyjmowanych aktualnie wielkości właściwych dla przestarzałych urządzeń:
• redukcja emisji pyłu > 98%
• redukcja emisji WWA > 99%
• redukcja emisji benzo(a)pirenu > 99% (prawie stukrotnie mniej!)
• redukcja emisji lotnych związków organicznych > 75%.
Odnosząc wartości zmierzone do przyjmowanych oficjalnie dla nowoczesnych urządzeń, redukcja jest ponownie wysoka:
• redukcja emisji pyłu > 80%
• redukcja emisji WWA > 90%
• redukcja emisji benzo(a)pirenu > 95% (prawie stukrotnie mniej!).
Wniosek: nowoczesne miejscowe ogrzewacze pomieszczeń; ogrzewacze wolno stojące, wkłady kominkowe i piece akumulacyjne opalane drewnem kawałkowym są skutecznym narzędziem w walce z emisją niską. Biomasa drzewna sama w sobie nie jest problemem. Konieczne jest możliwie powszechne stosowanie nowoczesnych urządzeń grzewczych. Pozwoli to skutecznie przeciwdziałać zjawisku smogu, jak również osiągnąć cele klimatyczne – neutralność węglową.
Należy podkreślić, że rezultaty te można osiągnąć w przypadku urządzeń opalanych drewnem opałowym dobrej jakości. Co ważne, jego przygotowanie jako biopaliwa (oprócz sezonowania lub suszenia do zawartości wilgoci poniżej 20%) i lokalne wykorzystanie nie wiąże się ze zużyciem dużej ilości energii. Sprawia to, że ślad węglowy tego OZE jest znikomy. W przypadku eksploatacji pieców pelletowych, z automatyzacją procesu spalania, możemy osiągnąć jeszcze wyższy stopień redukcji emisji pyłu i związków organicznych (OGC, BaP) [rys. 1].
W porównaniu do pieców węglowych stosowanie kominków i pieców zasilanych stałym biopaliwem – drewnem kawałkowym czy pelletem drzewnym – przyczyni się także do redukcji SO2 i NOx o około 98%, z uwagi na kilkukrotnie niższą zawartość siarki oraz azotu w biomasie drzewnej. Niższy stopień redukcji NOx jest wynikiem wyższych temperatur spalania w kotle, piecu z automatyzacją procesu spalania. Biomasa od paliw kopalnych ma korzystniejszy, bo zerowy bilans emisji dwutlenku węgla, ze względu na pochłanianie CO2 w procesie fotosyntezy. Stąd też przyjmuje się zerową emisję tego gazu cieplarnianego. Biomasa drzewna to nasze główne rodzime źródło energii odnawialnej (OZE).
Jeśli chcemy korzystać z zalet tych urządzeń, to jako użytkownicy musimy zapewnić poprawną ich obsługę, gwarantującą minimalne oddziaływanie na środowisko, a także regularnie czyścić instalację odprowadzania spalin – komin. Urządzenia te muszą być zasilane paliwem, które jest pozyskiwane i wykorzystywane lokalnie. Biomasa drzewna musi posiadać odpowiednie parametry jakościowe – pellety drzewne, brykiety drzewne, drewno kawałkowe powinny zawierać poniżej 20% wilgoci, czyli być sezonowane lub suszone. Dane te pokazują pozytywny potencjał urządzeń na biomasę w procesie redukcji zanieczyszczeń powietrza. Świadomość tego, że paliwo jest tanie oraz łatwo dostępne, powinna zachęcać Polaków do wykorzystania nowoczesnych ogrzewaczy pomieszczeń zasilanych stałym biopaliwem.
Należy zauważyć, że biomasa drzewna nie jest odpowiednio promowana jako OZE (niekiedy nawet jest zakazywana zapisami niektórych uchwał antysmogowych). W realizowanych programach na rzecz poprawy jakości powietrza eliminuje się lub ogranicza jej stosowanie, co jest działaniem wbrew powszechnym trendom światowym. Brak odpowiedniej promocji zastanawia, szczególnie w odniesieniu do obserwowanych trendów europejskich i regulacji prawnych :
dyrektywa REDII :https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018L2001&from=PL ,
„Zielony Ład”:https://biznesalert.pl/smog-czyste-powietrze-polska-biomasa-krystyna-kubica-tomasz-mirowski/
Niestety, w przestrzeni publicznej funkcjonują nieuzasadnione merytorycznie opinie o zagrożeniu ze strony biomasy drzewnej – stałego biopaliwa (drewna kawałkowego, brykietów, pelletów drzewnych). Negatywny obraz kreowany jest na podstawie zawyżonych wskaźników emisji zanieczyszczeń, charakterystycznych dla przestarzałych urządzeń i opalanych paliwem niskiej jakości. Przywoływane wielkości są kilkudziesięciokrotnie wyższe niż parametry emisyjne nowoczesnych urządzeń.
Miejscowe ogrzewacze pomieszczeń – wkłady kominkowe, piecyki, piece akumulacyjne – są istotnym elementem bezpieczeństwa energetycznego w rozproszonym indywidualnym budownictwie mieszkaniowym w sytuacji awarii sieci elektrycznych czy niekorzystnych warunków meteorologicznych. Jednocześnie są to niskoemisyjne urządzenia grzewcze opalane drewnem – lokalnie dostępnym źródłem energii odnawialnej.
Dr inż. Krystyna Kubica
Ekspert PIE, emerytowany pracownik
IChPW w Zabrzu i ITC
Politechniki Śląskiej w Gliwicach