Transcript Wskaźnik emisji PM2.5

EMISJA PYŁU PM10 i PM2.5 ZE ŹRÓDEŁ CIEPŁA MAŁEJ
MOCY W OBSZARZE OBJĘTYM PROJEKTEM
mgr inż. Marian Cenowski
Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice
Obliczenia emisji pyłu PM10 oraz
PM2.5 w Projekcie CLEANBORDER
Obliczenia wykonano dla lat 2006 i 2007 wykorzystując dane o
powierzchni zabudowy mieszkaniowej z uwzględnieniem
sposobów wytwarzania ciepła, charakterystyki cieplnej
budynków oraz danych meteorologicznych.
Obszar obliczeń po polskiej stronie obejmował 241 gmin w 3
województwach przylegających do granicy polsko – czeskiej
oraz ponad 2000 jednostek (tzw. obeców) po stronie czeskiej
Celem przeprowadzonych obliczeń emisji pyłów PM10 i PM2.5
było wytypowanie obszarów (gmin) o największym zagrożeniu
emisją pyłu z niskich źródeł ciepła oraz opracowanie
programów minimalizacji emisji pyłu dla 3 wybranych gmin
Schemat obliczeń emisji pyłów PM10 i PM2.5
DANE O POWIERZCHNI MIESZKAŃ Z
PODZIAŁEM NA RODZAJE ŹRÓDEŁ CIEPŁA i
TYPY PALIW
Jedn.
zapotrz.
ciepła
GJ/m2C
ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO
ZUŻYCIE PALIW
WSKAŹNIKI
EMISJI DLA
PM10 i
PM2.5
Dane meteo o
rozkładzie
temperatury
EMISJE ROCZNE PM10 i PM2.5
[kg/r]
WSKAŹNIKI NARAŻENIA NA
EMISJĘ PYŁU [kg/M], [g/m2]
SPRAWNOŚĆ
CIEPLNA
ŹRÓDEŁ
Dane o
powierzchni
zabudowy i
liczbie
mieszkańców
Dane o sposobach ogrzewania
Bazując na danych GUS określono udziały różnych
systemów grzewczych w powierzchni ogrzewanych
mieszkań w poszczególnych gminach
Źródła wykorzystujące paliwa gazowe i paliwa płynne
zostały zagregowane, natomiast w grupie kotłów
węglowych dokonano podziału na 3 typy.
Ostatecznie uwzględniono następujące rodzaje źródeł:
- centralne ogrzewanie(sieciowe)
- piece węglowe (kaflowe, żeliwne, kominki itp.)
- kotły węglowe komorowe starego typu
- kotły węglowe komorowe nowego typu
- kotły węglowe z automatycznym sterowaniem
- kotły na węgiel brunatny (tylko po stronie czeskiej)
- źródła ciepła na paliwo gazowe (GZ, LPG)
- źródła ciepła na paliwo ciekłe (oleje opałowe, nafta)
- źródła ciepła na biomasę
- ogrzewanie elektryczne
Dodatkowe założenia do obliczeń
W obliczeniach założono, że w przypadku centralnego
ogrzewania sieciowego i ogrzewania elektrycznego emisja
niska pyłów nie występuje (emisja występuje wtedy w miejscu
wytwarzania energii – ciepłowni, elektrowni, jednak jest znacznie
niższa).
Obok źródeł indywidualnych uwzględniono kotłownie
wbudowane, obsługujące budynki wielo mieszkaniowe (ze
względu na brak danych statystycznych o typach stosowanych
paliw założono udział węgla w 90% i gazu w 10%)
Struktura rodzajowa kotłów węglowych została opracowana we
własnym zakresie, po analizie danych ankietowych o wieku
kotłów (programy PONE)
Udziały różnych systemów grzewczych w
powierzchni ogrzewanych mieszkań
70
60
60
50
[%]
40
30
20
20
17
10
2
1
0
CO zbiorowe z CO zbiorowe z
CO
sieci
kotłowni
indywidualne
piece kaflowe
inne źródła
(mobilne)
Udziały różnych rodzajów paliw w powierzchni
mieszkań ogrzewanych z indywidualnej
kotłowni co
90
80
79,0
70
[%]
60
50
40
30
20
15,2
10
2,0
1,8
1,8
03. paliwa
ciekłe
04.energia
elektryczna
05.system
dwupaliwowy
0
01.paliwa stałe
02. paliwa
gazowe
0,1
06.inne
Udziały różnych rodzajów paliw w powierzchni
mieszkań ogrzewanych piecami
100
95,9
90
80
70
[%]
60
50
40
30
20
10
1,2
0,2
2,4
0,2
02. paliwa
gazowe
03. paliwa ciekłe
04.energia
elektryczna
05.system
dwupaliwowy
0
01.paliwa stałe
1 etap obliczeń - obliczenie zapotrzebowania
na ciepło
Określono roczne zapotrzebowanie ciepła (GJ/rok) do
ogrzewania mieszkań w poszczególnych gminach z
uwzględnieniem rzeczywistych warunków meteorologicznych w
latach 2006 i 2007 i charakterystyki cieplnej budynków
Q = qm* P * k
qm - wskaźnik określający zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania,
odniesiony do powierzchni mieszkalnej
P - powierzchnia ogrzewanych mieszkań w danej klasie cieplnej
k- liczba tzw. stopniodni w sezonie grzewczym
Na etapie inwentaryzacji zabudowy mieszkaniowej wydzielono 3
rodzaje budynków, zależnie od czasu budowy i wykonanych
termomodernizacji, różnicując wskaźniki zapotrzebowania na
ciepło:
‘- budynki o małych stratach ciepła 1,1 W/m2 °K
- budynki o przeciętnych stratach ciepła 1,6 W/m2 °K
- budynki o dużych stratach ciepła 2,5 W/m2 °K
2 etap obliczeń - obliczenie zużycia paliw
Znając całkowite zapotrzebowanie gminy na ciepło i
udziały poszczególnych typów źródeł w powierzchni
mieszkań, obliczono produkcję ciepła, a następnie
zużycie paliw przez poszczególne typy źródeł:
Z = Q/ [GJ/rok] gdzie:
Q – zapotrzebowanie na ciepło dla danego typu źródeł
 - średnia sprawność źródła ciepła
Charakterystyka źródeł ciepła
Typy źródeł ciepła
Średnia
sprawność [%]
Piece węglowe (kaflowe, żeliwne,
kuchenne itp.)
50
Kotły węglowe komorowe
starego typu
55
Kotły węglowe komorowe
nowego typu
75
Kotły węglowe z automatycznym
sterowaniem (retortowe)
82
Źródła ciepła na paliwa gazowe
(gaz ziemny, LPG)
92
Źródła ciepła na paliwa ciekłe
(olej, nafta)
87
Źródła ciepła na biomasę
72
3 etap obliczeń - obliczenie emisji pyłu
E = we* Zp
Średnie wartości wskaźników emisji w zależności od typu paliwa
i rodzaju źródła
Rodzaj źródła ciepła
Wskaźnik emisji
PM10 [g/GJ]
Wskaźnik emisji
PM2.5 [g/GJ]
Piece węglowe (kaflowe,
żeliwne, kuchenne itp.)
450
438
Kotły węglowe komorowe
starego typu*
460
448
Kotły węglowe komorowe
nowego typu
130
121
Kotły węglowe z
automatycznym sterowaniem
70
61
Źródła ciepła na paliwa
gazowe
0.5
0.5
3
2.7
109
103
Źródła ciepła na paliwa ciekłe
(oleje opałowe, nafta)
Źródła ciepła na biomasę
0
co sieciowe i ogrzewanie elektryczne – emisja zerowa
Kotły na
biomasę
Kotły i grzejniki
olejowe
Kotły i grzejniki
gazowe
Kotły węglowe
z
automatycznym
sterowaniem
Kotły węglowe
komorowe
nowego typu
Kotły węglowe
komorowe
starego typu
Piece węglowe
(kaflowe,
żeliwne,
kuchenne itp.)
[g/GJ]
Porównanie wskaźników emisji pyłu PM10 i PM2.5
z różnych typów źródeł ciepła
500
450
400
350
300
Wskaźnik emisji PM10 [g/GJ]
250
Wskaźnik emisji PM2.5 [g/GJ]
200
150
100
50
Zmienność emisji pyłu PM10 w kotle komorowym
starego typu opalanym węglem kamiennym*
7000
6400
6000
* Dane pomiarowe TU
Ostrava
5000
mg/m3
4000
3000
2000
1000
928
45
0
0
20
40
60
80
100
33
120
-1000
Czas od załadunku węgla [min]
W kotłach nowego typu taka zmienność emisji nie występuje – emisja podlega niewielkim wahaniom
Wyniki inwentaryzacji emisji pyłu PM10 i PM2.5 w gminach
Wyniki obliczeń emisji pyłu PM10 w gminach dla 2007 r. [kg/rok]
Gminy o największej emisji PM10 z małych źrodeł
ciepła (2007 r.)
Gmina
Województwo
Emisja PM10
[t/rok]
Wałbrzych
woj. dolnośląskie
794
Rybnik
woj. śląskie
746
Bielsko-Biała
woj. śląskie
475
Jelenia Góra
woj. dolnośląskie
378
Nysa
woj. opolskie
274
Pszczyna
woj. śląskie
273
JastrzębieZdrój
woj. śląskie
232
Głuchołazy
woj. opolskie
224
Opole
woj. opolskie
223
CzerwionkaLeszczyny
woj. śląskie
218
Sumaryczna emisja pyłu PM10 i PM2.5 z małych
źródeł ciepła po polskiej stronie analizowanego
obszaru przygranicznego
Rok
Emisja PM10
[ton/rok]
Emisja PM2.5
[ton/rok]
2006
21420
20800
2007
20210
19620
Zmiana emisji
2007/2006
- 5,7%
- 5,7%
Emisja roczna pyłu PM10 w gminach wynosiła od 15
t/rok do 790 t/rok
4 etap obliczeń – określenie wskaźników
narażenia na emisję pyłu
Określono stopień narażenia na pył na obszarach zabudowy
mieszkaniowej w poszczególnych gminach biorąc pod uwagę 2
parametry:
1) Wx - wielkość emisji PM10 na mieszkańca [kg/M]
2) Wy - wielkość emisji PM10 na m2 obszaru zabudowanego
[g/m2]
Każdy z tych wskaźników jest miarą narażenia na pył,ale można je
również zastosować w postaci skumulowanej Wn = Wx/Wxśr
+Wy/Wyśr
Ta metoda pozwala na jednoczesną ocenę obszarów o różnych
typach zabudowy (miasto, wieś)
Wyniki obliczeń emisji i ranking gmin
Nazwa gminy
Powiat
Województwo
Kamienna Góra (gm. miejska)
pow. kamiennogórskiwoj. dolnośląskie
Nowa Ruda (gm. miejska) pow. kłodzki
woj. dolnośląskie
Wałbrzych
pow. wałbrzyski
woj. dolnośląskie
Boguszów-Gorce
pow. wałbrzyski
woj. dolnośląskie
Kowary
pow. jeleniogórski woj. dolnośląskie
Kłodzko (gm. miejska)
pow. kłodzki
woj. dolnośląskie
Lubawka
pow. kamiennogórskiwoj. dolnośląskie
Nowa Ruda (gm. wiejska) pow. kłodzki
woj. dolnośląskie
Mieroszów
pow. wałbrzyski
woj. dolnośląskie
Wojcieszów
pow. złotoryjski
woj. dolnośląskie
Szczawno-Zdrój
pow. wałbrzyski
woj. dolnośląskie
Złoty Stok
pow. ząbkowicki
woj. dolnośląskie
Paczków
pow. nyski
woj. opolskie
Pszów
pow. wodzisławski woj. śląskie
Jedlina-Zdrój
pow. wałbrzyski
woj. dolnośląskie
Bardo
pow. ząbkowicki
woj. dolnośląskie
Świebodzice
pow. świdnicki
woj. dolnośląskie
Jawor
pow. jaworski
woj. dolnośląskie
Lubomia
pow. wodzisławski woj. śląskie
Kamieniec Ząbkowicki
pow. ząbkowicki
woj. dolnośląskie
Świdnica (gm. miejska) pow. świdnicki
woj. dolnośląskie
Głuszyca
pow. wałbrzyski
woj. dolnośląskie
Zawidów
pow. zgorzelecki
woj. dolnośląskie
Złotoryja (gm. miejska)
pow. złotoryjski
woj. dolnośląskie
Bolesławiec (gm. miejska)pow. bolesławiecki woj. dolnośląskie
Głuchołazy
pow. nyski
woj. opolskie
Rydułtowy
pow. wodzisławski woj. śląskie
Bielawa
pow. dzierżoniowski woj. dolnośląskie
Bolków
pow. jaworski
woj. dolnośląskie
Jelenia Góra
Jelenia Góra
woj. dolnośląskie
Ujsoły
pow. żywiecki
woj. śląskie
Walce
pow. krapkowicki
woj. opolskie
Pow.zabudo
wy [m2]
3223616
4904255
26532906
7806064
5078608
5641466
10103124
10136922
6818561
2679004
2281575
3740222
9006027
6631091
3325321
3961885
6845694
4268044
5841905
7782713
8500585
6185512
1584419
3359238
8305786
19931063
10462610
5748821
9424890
23498959
13603264
4364297
Emisja
PM10
[Mg/rok]
147
181
794
164
95
118
127
127
80
36
38
47
120
99
43
49
117
81
71
84
164
76
25
60
147
224
145
102
99
378
64
48
Emisja PM10
[g/m2 zab]
Emisja PM10
[kg/mieszk]
45,68
37,00
29,91
20,95
18,74
20,97
12,53
12,50
11,74
13,57
16,56
12,51
13,36
14,97
12,93
12,44
17,02
19,04
12,07
10,82
19,32
12,35
15,62
17,80
17,73
11,25
13,83
17,78
10,49
16,07
4,67
11,00
0,70
0,75
0,64
0,99
0,82
0,42
1,09
1,05
1,08
0,94
0,67
0,98
0,88
0,70
0,86
0,89
0,51
0,34
0,88
0,97
0,27
0,83
0,56
0,36
0,36
0,87
0,66
0,33
0,90
0,44
1,35
0,82
Wskaźnik
skumulowany
Wn
6,58
5,61
4,59
4,04
3,50
3,18
3,17
3,10
3,06
3,06
3,02
3,00
2,95
2,88
2,86
2,86
2,83
2,81
2,80
2,77
2,75
2,74
2,74
2,70
2,70
2,68
2,67
2,65
2,63
2,62
2,61
2,58
Wskaźnik narażenia na emisję PM10 z ogrzewania mieszkań w gminach – 2007 r.
Obszary o największym narażeniu:
Rejon Nowej Rudy w woj. dolnośląskim
Rejon Nysy w woj. opolskim
Rejon Wodzisławia w woj. śląskim
Ka
ow
a
na
R
G
ór
a
(g
c
wo
r
bk
ow
Ja
e
rd
o
bo
dz
ic
Ba
ic
ki
m
.m
ie
jsk
a)
G
łu
sz
yc
a
Za
wi
dó
w
Zą
Św
ie
(g
ie
ni
ca
m
ie
n
Św
id
Ka
ud
m
.m
ie
js
a
ka
(g
m
)
.m
ie
js
ka
)
W
ał
Bo
br
zy
gu
ch
sz
ów
-G
or
ce
Kł
od
Ko
zk
wa
o
(g
ry
m
.m
ie
js
N
ka
ow
)
a
L
R
ub
ud
a
wk
a
(g
a
m
.w
ie
js
ka
)
M
ie
ro
sz
ów
W
oj
cie
sz
Sz
ów
cz
aw
no
-Z
dr
ój
Zł
ot
y
St
Je
ok
dl
in
aZd
ró
j
N
m
ie
n
Gminy o największym narażeniu na pył – woj. dolnośląskie
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
St
rz
e
ln
i
wa
d
e
k
po
ls
ki
ni
e
M
ur
ów
ko
wi
ce
O
m
ie
n
Kr
ap
lc
e
Ka
d
ja
z
tó
w
ice
ow
sk
i
U
rfa
n
lo
n
Ko
e
zk
ów
zk
i
hc
m
pr
ac
Pr
ós
Za
a
ec
zk
i
Bi
ał
St
rz
el
Ko
Ko
m
ie
br
za
ys
a
ca
O
tm
uc
hó
w
Je
Lu
N
ni
k
ce
y
oł
az
W
al
ch
cz
kó
w
Pr
ud
G
łu
Pa
Gminy o największym narażeniu na pył – woj. opolskie
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
ie
ad
z
G
ol
no
e
rz
wi
c
bó
e
w
rz
c
ow
ic
ac
i
Kr
za
R
ża
n
zó
es
ie
p
wi
e
in
ice
ró
j
ie
ad
l
w
Ży
R
klo
eZd
hy
b
ow
yW
Kr
zy
ch
C
sz
cz
yn
y
wi
c
M
ar
ko
ów
zy
ce
G
od
G
or
nk
aLe
za
ł
G
oc
ze
rw
io
R
C
k
ice
yb
ni
m
ow
R
y
ic
e
jso
ł
cz
ko
w
U
y
m
ia
to
w
bo
yd
uł
W
ila
Bu
R
Lu
zó
w
Ps
Gminy o największym narażeniu na pył – woj. śląskie
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Gminy wytypowane do dalszej analizy
Na podstawie przeprowadzonego rankingu i w
porozumieniu z reprezentantami gmin do dalszych analiz i
opracowania programów minimalizacji emisji zostały
wytypowane:
Rydułtowy – woj. śląskie
Paczków – woj. opolskie
Nowa Ruda (miasto) – woj. dolnośląskie
Dla wytypowanych gmin:
- zostaną zweryfikowane dane dot. charakterystyki źródeł emisji i ich
rozmieszczenia na podstawie istniejących opracowań, podkładów geodezyjnych
i przeprowadzonych wizji w terenie
- zostaną przeliczone wielkości emisji pyłów
- zostanie przeprowadzone modelowanie rozkładów stężeń pyłu
- zostaną zaproponowane różne warianty działań ograniczających emisję
Inwentaryzacja emisji pyłów - podsumowanie

Oceny narażenia mieszkańców na pył PM10 i PM2.5 pochodzący z
niskich źródeł ciepła dokonano poprzez wykorzystanie danych
statystycznych o powierzchni mieszkań i sposobach ich ogrzewania z
uwzględnieniem rodzajów paliw;

Przeprowadzono charakterystykę różnych rodzajów źródeł ciepła
stosowanych do ogrzewania mieszkań (sprawność cieplna,
charakterystyka paliwa, wskaźniki emisji pyłu)

Opracowano kalkulator emisji umożliwiający szacowanie emisji pyłów z
procesu ogrzewania mieszkań w zależności od zmian temperatury
zewnętrznej; kalkulator jest dostępny na stronie internetowej projektu i
umożliwia wykonanie szacunków emisji pyłu na poziomie jednostki
administracyjnej oraz określenie efektów ekologicznych dla różnych
wariantów działań ograniczających emisję (termomodernizacja,
wymiana źródeł ciepła, uciepłownienie)

Obliczone dane o emisji pyłu zostały wykorzystane do modelowania
stężeń pyłu w obrębie każdej jednostki administracyjnej – w celu
oszacowania udziału niskich źródeł ciepła stwierdzonych stężeniach
pyłu
Dziękuję za uwagę