Σωστή χρήση της βιομάζας στο περιβάλλον


pellet2
Το Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων του ΕΜΠ σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Χημικών
Διεργασιών και Ενεργειακών Πόρων του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΙΔΕΠ-ΕΚΕΤΑ) εκτίμησε τους δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και τεχνολογία καύσης σχετικά με κάποιες από τις διαθέσιμες τεχνολογίες θέρμανσης που χρησιμοποιούνται στην Ελληνική αγορά.

 


Ο τομέας των κτηρίων αποτελεί έναν από τους μεγαλύτερους καταναλωτές ενέργειας στη χώρα μας μαζί με τον τομέα των μεταφορών. Τα κτήρια στην Ελλάδα ευθύνονται για το 36 % της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης ενώ, κατά την περίοδο 2000–2005, αύξησαν την ενεργειακή τους κατανάλωση κατά 24% φθάνοντας τα 8,54 Mtoe, που αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες αυξήσεις ενεργειακής κατανάλωσης κτηρίων στην Ευρώπη [1].

Ιδιαίτερα στις μέρες μας, η εξοικονόμηση ενέργειας και η ορθολογικότερη χρήση αυτής, μέσα στο πλαίσιο της αύξησης της τιμής των καυσίμων- ειδικά του πετρελαίου θέρμανσης- και της γενικής οικονομικής κρίσης λαμβάνει πλέον πολύ σημαντικές τεχνοοικονομικές αλλά και κοινωνικές διαστάσεις. Μέσα σε αυτές τις οικονομικές συνθήκες παρατηρείται τα τελευταία χρόνια μια σημαντική αύξηση της χρήσης της βιομάζας αλλά και άλλων εναλλακτικών μορφών ενέργειας για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης χώρων και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ζ.ν.χ.).
Στις περισσότερες δυτικοευρωπαϊκές χώρες η χρήση βιομάζας για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης χώρων και παραγωγή ζ.ν.χ. χρονολογείται από τη δεκαετία του 1980. Τις προηγούμενες δεκαετίες η κύρια μορφή βιομάζας που χρησιμοποιούνταν σε κατοικίες για θέρμανση χώρων και παραγωγή ζ.ν.χ. ήταν στη μορφή καυσόξυλων (log wood).
Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια η χρήση εξευγενισμένων καυσίμων βιομάζας στην Ευρώπη όπως πελέτες (pellets) και μπριγκέτες (briquettes) έχει αυξηθεί σημαντικά. Επίσης, χρησιμοποιούνται σχίζες ξύλου (wood chips) ή πριονίδι (sawdust), παρόλο που αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως σε γεωργικές κατοικίες ή μεγάλης κλίμακας πολυκατοικίες.

Στον οικιακό τομέα, εγκαθίστανται πλήθος διαφορετικών τεχνολογιών καύσης όπως λέβητες, σόμπες και τζάκια σε μία ποικιλία μοντέλων και αρχών σχεδιασμού. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια αύξηση των εγκαταστάσεων στις οποίες τοποθετείται μια δεξαμενή αποθήκευσης θερμότητας (buffer) σε σειρά με το λέβητα ξύλου ή πελετών ξύλου. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, μέσω κατάλληλης διαστασιολόγησης του συστήματος παραγωγής θερμότητας (π.χ. λέβητας ξύλου), να είναι δυνατή η εγκατάσταση μικρότερης ισχύος λέβητα. Σε αυτή την περίπτωση ο λέβητας μπορεί να καλύψει ένα μέρος μόνο του φορτίου αιχμής ενώ το υπόλοιπο καλύπτεται από την αποθηκευμένη ενέργεια στη δεξαμενή. Ο συνδυασμός αυτού του τύπου εγκατάστασης με τελευταίας τεχνολογίας λέβητα ξύλου ή πέλετ (μεταβαλλόμενου φορτίου) μπορεί να εξοικονομήσει από 10% έως και το 30% της ενέργειας για θέρμανση χώρων και παραγωγή ζ.ν.χ..


Η απόσβεση όμως μιας τέτοιας επένδυσης δεν εξαρτάται μόνο από την εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και από το προφίλ χρήσης. Όπως και να έχει τέτοιες λύσεις μεγιστοποιούν τα περιβαλλοντικά οφέλη τέτοιων σύγχρονων συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας.

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι ένα από τα κύρια προϊόντα της καύσης. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, οι εκπομπές CO2 από την καύση βιομάζας θεωρούνται ουδέτερες ως προς το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου καθώς η ποσότητα του CO2 που σχηματίζεται κατά τη διεργασία της καύσης μπορεί να δεσμευτεί εκ νέου από τα φυτά κατά την ανάπτυξής τους. Απαραίτητη προϋπόθεση για αυτή τη θεώρηση είναι η αειφόρος διαχείριση των πηγών βιομάζας (δάση, γεωργικές εκτάσεις). Οι κανονισμοί της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τα δάση και τη γεωργία θεωρείται ότι διασφαλίζουν σε μεγάλο ποσοστό την αειφόρα παραγωγή βιομάζας. Επομένως, για τα συστήματα θέρμανσης από βιομάζα, οι εκπομπές CO2 μπορούν να θεωρηθούν μηδενικές. Όμως είναι σημαντικό να υπογραμμιστεί ότι και οι μικρής κλίμακας εγκαταστάσεις καύσης βιομάζας μπορεί να αποτελέσουν αθροιστικά μια κύρια πηγή εκπομπών ρύπων σε αστικές και  περιαστικές περιοχές, λόγω συγκέντρωσης ισχύος. Οι συγκεντρώσεις αζώτου (N), θείου (S) και χλωρίου (Cl) σε διάφορα είδη βιομάζας είναι πολύ σημαντικές και μπορεί να προκαλέσουν, κατά την καύση της εν λόγω βιομάζας, εκπομπές αζωτοξειδίων (NOx), διοξείδιο του θείου (SO2) και υδροχλωρίου (HCl) και αυξημένες εκπομπές χλωριωμένων αρωματικών ενώσεων όπως διοξίνες (PCDD) και φουράνες (PCDF).

Η χρήση καθαρής ξυλείας ή πελετών από καθαρό ξύλο μειώνει στο ελάχιστο τις εκπομπές αυτού του είδους, σε αντίθεση με τη χρήση νοθευμένου ξύλου ή άλλων ειδών βιομάζας στην περίπτωση των οποίων οι εκπομπές μπορεί να αυξηθούν έως και 1000 φορές. Άλλοι ρύποι οι οποίοι δύνανται να σχηματίζονται κατά τη καύση, είναι αιωρούμενα σωματίδια (PM), μονοξείδιο του άνθρακα (CO), πτητικοί υδρογονάνθρακες (VOC) και πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH). Αυτοί οι ρύποι επηρεάζονται κυρίως από την τεχνολογία καύσης και τις φυσικές ιδιότητες του καυσίμου (όπως περιεχόμενη υγρασία, ανόργανα κ.α.). Η χρήση παλαιότερης τεχνολογίας κλειστών εστιών καύσης πόσο μάλλον ανοικτών εστιών (τζάκια) έχει σαν αποτέλεσμα τις πολλαπλάσιες εκπομπές αιωρούμενων σωματιδίων και των υπόλοιπων προϊόντων της ατελούς καύσης με άμεση συνέπεια την υποβάθμιση της ποιότητας της ατμόσφαιρας.


Στο Διάγραμμα 1 παρουσιάζονται οι δείκτες εκπομπών (π.χ. mg/kWhth) ανά τύπο καυσίμου και ιδιαίτερα στην περίπτωση της χρήσης βιομάζας και ανά διαθέσιμη τεχνολογία. Λόγω ελλιπών στοιχείων από μετρήσεις σε εγκαταστάσεις στην Ελλάδα, τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν προέκυψαν από βιβλιογραφική επισκόπηση εργαστηριακών και επί τόπου μετρήσεων σε εγκαταστάσεις σε άλλες Ευρωπαϊκές Χώρες. Για την περίπτωση της Ελλάδας θα μπορούσαν να ληφθούν δυσμενέστερες τιμές από αυτές που παρουσιάζονται παρακάτω, εάν ληφθεί υπόψη η διάθεση στην αγορά μη πιστοποιημένων προϊόντων (εστίες καύσης) αλλά και το γεγονός της χρήσης ακατάλληλης καύσιμης ύλης σε πάσης φύσεως εγκαταστάσεις.

 

deiktes ekpobwn1

 Διάγραμμα 1: Δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και τεχνολογίας θέρμανσης

 Οι τιμές του διαγράμματος δίδονται στον Πίνακα 1 καθώς και ο συντελεστής συμπεριφοράς (COP) ή ο βαθμός απόδοσης της κάθε τεχνολογίας (ως προς την κατώτερη θερμογόνο ικανότητα). Τα πρωτογενή στοιχεία για τους υπολογισμούς του Διαγράμματος 1 καθώς και του Πίνακα 1 που αφορούν τα συστήματα θέρμανσης με ορυκτά ή ανανεώσιμα καύσιμα, ελήφθησαν από τη πηγή [2], ενώ τα πρωτογενή στοιχεία που αφορούν στα συστήματα θέρμανσης με ηλεκτρική ενέργεια ελήφθησαν από τη βιβλιογραφία, όπως περιγράφεται στις παραδοχές των υπολογισμών στο τέλος της μελέτης.


Πίνακας 1:.Δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και τεχνολογία θέρμανσης / Βαθμός απόδοσης & συντελεστής συμπεριφοράς ανά τεχνολογία θέρμανσης.

 

 deiktes ekpobwn pinakas1

 Σημείωση: n/a: μη διαθέσιμο

Στο Διάγραμμα 2, παρουσιάζονται οι δείκτες εκπομπών πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (ΡΑΗ) για διαφορετικής τεχνολογίας σόμπα ξύλου και διαφορετικών χαρακτηριστικών ξύλου. Τα πρωτογενή στοιχεία ελήφθησαν από την βιβλιογραφία [3].

PAH 1

 

Διάγραμμα 2: Δείκτες εκπομπών πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (ΡΑΗ) για διαφορετικής τεχνολογίας σόμπα ξύλου και διαφορετικών χαρακτηριστικών ξύλου. [3]
Τα αποτελέσματα τα οποία παρουσιάζονται σε αυτή τη μελέτη ισχύουν για τις παραδοχές που παρατίθενται στο τέλος του κειμένου.
Στο Διάγραμμα 3, παρουσιάζονται οι δείκτες εκπομπών διοξινών και φουρανίων (PCCD/Fs) για διαφορετικής ποιότητας ξύλου σε ίδιας τεχνολογίας σόμπας ξύλου. Τα πρωτογενή στοιχεία για τους υπολογισμούς του εν λόγω διαγράμματος ελήφθησαν από την βιβλιογραφία [3].

 

 

 swsti-xrhsh-diagrama3

Διάγραμμα 3: Δείκτες εκπομπών διοξινών και φουρανίων (PCCD/Fs) για διαφορετικής ποιότητας ξύλου σε ίδιας τεχνολογίας σόμπας ξύλου.

Συμπεράσματα:

  •  Η εκτεταμένη χρήση βιομάζας εντός αστικών περιοχών σε υποκατάσταση υφιστάμενωντεχνολογιών θέρμανσης μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες συγκεντρώσεις σωματιδίων στηνατμόσφαιρα. Η ένταση του φαινομένου αναμένεται να είναι πολλαπλάσια όταν γίνεταιεκτεταμένη χρήση τζακιών ανοιχτού τύπου.
  •  Η καύση ακατάλληλης ξυλείας, απορριμμάτων και άλλων ακατάλληλων καυσίμων θα πρέπει να αποφεύγεται σε οικιακές εστίες διότι ενδέχεται να οδηγήσει σε αύξηση των εκπεμπόμενων συγκεντρώσεων ρυπαντών όπως PAH PCDD/Fs [4], [5], [6], [7].
  •  Με βάση τα παραπάνω, η επιλογή ενός περιβαλλοντικά φιλικού συστήματος θέρμανσης πρέπει να είναι βασική προτεραιότητα του καταναλωτή. Η ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών επιδράσεων μπορεί να επιτευχθεί εν μέρει με την υποχρεωτική πιστοποίηση τόσο τωνσυστημάτων καύσης όσο και των στερεών καυσίμων.
  •  Στη παρούσα μελέτη, για την εκτίμηση των εκπομπών από συστήματα θέρμανσης με εστία καύσης (λέβητες πετρελαίου, Φ.Α., βιομάζας καθώς και σόμπες, τζάκια) χρησιμοποιήθηκαν βιβλιογραφικά στοιχεία. Ιδιαιτέρως στη περίπτωση της χρήσης βιομάζας, για την αποτύπωση των συγκεντρώσεων των εκπεμπόμενων ρύπων στην ελληνική επικράτεια, θα πρέπει να πραγματοποιηθούν μετρήσεις για μεγάλο δείγμα συνδυασμών συστήματος καύσης και καυσίμουσε εργαστηριακές συνθήκες αλλά κυρίως σε υφιστάμενες εγκαταστάσεις.

 

 

Δείτε το σχετικό αρχείο:  pdf image


Δείτε τα σχετικά video απο το 20ο Πανελλήνιο Συνέδριο Νοσημάτων Θώρακος, για θέματα σχετικά με το μακροπεριβάλλον και την αναπνευστική υγεία, απο την χρήση βιομάζας και την καύση της στο περιβάλλον :


    Μακροπεριβάλλον και αναπνευστική υγεία - αιωρούμενα ατμοσφαιρικά σωματίδια:  

 

 

 

 

 

 

 

  Μακροπεριβάλλον και αναπνευστική υγεία - Βιομάζα για κεντρική θέρμανση:     

 

 

 

< Πρότυπα βιομάζας, Pellet. Καύση βιομάζας βάση ΕΝ 303-5                                      Οικονομική αξία βιομάζας >