POWRÓT

ZARZĄDZANIE ŚRODOWISKIEM - SEMESTR II

"Czysta energia" - klucz do rozwiązania globalnych problemów ekosystemu


Spis treści rozdziału - tutaj kliknij

Strategie ograniczenia emisji zanieczyszczeń do środowiska
Czysta produkcja
Odnawialne źródła energii - czysta energia
Uwarunkowania wynikające z członkowstewa w UE

 

Strategie ograniczenia emisji zanieczyszczeń do środowiska

   




 

     Zagadnienia dotyczące ochrony środowiska w zakładach przemysłowych są zazwyczaj kojarzone z budową instalacji do oczyszczania gazów, ścieków, ogólnie mówiąc - oczyszczaniu powstających odpadów. Postrzega się je głównie jako źródło kosztów związanych z proekologicznymi inwestycjami. Przeciwstawieniem takiego podejścia jest Czystsza Produkcja (CP), opisana w art. 30 Agendy XXI jako jedna z kluczowych strategii w dążeniu do osiągnięcia zrównoważonego rozwoju. Idea CP kładzie nacisk na ograniczenie zanieczyszczeń "u źródła", czyli w momencie ich powstawania w procesie produkcyjnym, zamiast budowy kolejnych, coraz to nowocześniejszych oczyszczalni "na końcu rury".


Koncepcje technologiczne i techniczne przeciwdziałające zanieczyszczeniom, historycznie możemy przedstawić następująco;

  • Strategia rozcieńczania (lata 50. i 60.) polegała na zmniejszaniu stężenia zanieczyszczeń, odpadów odprowadzanych do środowiska;
  • Strategia filtrowania (lata 70.) polegająca na stosowaniu różnego rodzaju urządzeń filtrujących w celu oddzielenia lub zatrzymania części lub całości zanieczyszczeń ze strumienia odpadów;
  • Strategia recyrkulacji (lata 80.) polegała na zawracaniu powstałych odpadów do tego samego procesu wytwórczego lub innych procesów wytwórczych jako materiału wsadowego albo wykorzystaniu odpadów jako produktów;
  • Czystsza Produkcja (od lat 90.) w końcu lat 90. zaczęto stosować strategię ochrony środowiska polegającą na postępowaniu, które prowadzi do zapobiegania powstawaniu odpadów u źródła czyli w procesach wytwórczych.

     Strategia rozcieńczania Historycznie pierwszą koncepcją technologiczną/techniczną przeciwdziałania zanieczyszczeniom środowiska było rozcieńczanie. Efektem tej strategii były wysokie kominy jako emitory gazów odlotowych, powodujące rozprowadzanie zawartych w nich zanieczyszczeń nad dużym obszarem, rurociągi odprowadzające ścieki i płynne odpady do dużych zbiorników wodnych, rzek i mórz. Towarzyszyło temu budowanie składowisk dla odpadów stałych, które nie były wcześniej przetwarzane. Efektem tego, w czasach gwałtownego rozwoju liczby ludności i gwałtownego rozwoju przemysłu, było rosnące zanieczyszczenie powietrza, rzek, morskich wód przybrzeżnych, jezior, zalewów, sztucznych zbiorników wodnych, powstawanie składowisk odpadów komunalnych na obrzeżach miast.
     Strategia filtrowania Kolejna wdrożona do praktyki przemysłowej była koncepcja określana jako "działanie na końcu rury". Ograniczała się ona do oczyszczania wytworzonych strumieni odpadów: ścieków, gazów emitowanych do atmosfery, odpadów stałych składowanych na przygotowanych i zabezpieczonych miejscach. Okazało się, że stosowanie tej praktyki znacznie podraża koszty produkcji i w konsekwencji może doprowadzić do upadku ekonomicznego każde przedsięwzięcie produkcyjne.
     Strategia recyrkulacji Inną strategią postępowania, z którą wiąże się duże nadzieje, jest powtórne wykorzystanie odpadów oraz wykorzystanych zużytych produktów (recyklingu). Recykling może być realizowany w różny sposób, a mianowicie;

  • Wykorzystanie odpadów w tym samym procesie produkcyjnym,
  • Wykorzystanie odpadów w innym procesie produkcyjnym (w ramach tego samego przedsiębiorstwa lub poza przedsiębiorstwem),
  • Recykling wykorzystanych i zużytych produktów.

Do góry


 

Czysta produkcja

   


 

     Koncepcja czystej produkcji (CP), najbliższa strategii zrównoważonego rozwoju, jest oparta na idei zapobiegania zanieczyszczaniu, czyli mówiąc ogólnie, zapobieganiu stratom. Podstawowy sposób realizacji tej koncepcji polega na działaniu "u źródeł", w miejscu powstawania emisji zanieczyszczeń. Działania "u źródła" będą polegały na:

  • Zmianach w produkcie poprzez zastąpienie produktu, oszczędność produktu, zmiany w składzie produktu,
  • Zmianach w materiale wyjściowym poprzez oszczędzanie surowca, zastąpienie surowca,

  • Zmianach technologii poprzez zmiany procesu, zmiany wyposażenia instalacji, dodatkową automatyzację zmiany parametrów operacji,
  • Stosowanie poprawnych praktyk eksploatacyjnych: przestrzeganie parametrów procesu, zapobieganie stratom, poprawne zarządzanie, segregację strumieni odpadów, poprawę operacji materiałami na bliskie odległości, dokładne planowanie produkcji.

     Każda w wymienionych koncepcji wymaga odpowiednich technologii umożliwiających ich zrealizowanie oraz zaplecza prawnego i organizacyjnego, ażeby mogła być zrealizowana w sposób zgodny ze strategią zrównoważonego rozwoju. Jest to tzw. "inżynieria czystej produkcji". Zastosowanie tej koncepcji wymaga zastosowania wiedzy naukowej i technologicznej w celu osiągnięcia korzystnych dla środowiska efektów w sposób ekonomicznie optymalny.
Metoda wdrażania i utrzymywania Systemu Zarządzania środowiskiem bazującego na strategii CP oparta jest na następujących przesłankach:

  • Powinien być to system, który będzie uwzględniał istniejące rozwiązania i kulturę organizacyjną panującą w danym przedsiębiorstwie,
  • Powinien maksymalnie wykorzystywać istniejące w przedsiębiorstwie zasoby sfery realnej i informacyjnej, w tym zdobyte doświadczenie i wiedzę,
  • Powinien skupiać się na efektach działalności środowiskowej przedsiębiorstwa zmierzającej do jego zrównoważonego rozwoju.

     Wiele nowoczesnych technologii w obszarze związanym z czystą produkcją i czystymi technologiami jest związane z czystą energią, tj. energią uzyskiwaną z odnowialnych źródeł energii. Najczęściej stosowane technologie to;

  • technologie redukujące wielkość emisji gazowej,
  • technologie wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, fal, pływów morskich, energię geotermalną i inne rodzaje energii (energia cieplna oceanu, biomasa - m. in. drewno /w tym pelety, zrębki, wióry itp./, słoma, biogaz, biopaliwa),

Do góry


 

Odnawialne źródła energii (OZE) - czysta energia

   


 

     Odnawialne źródła energii - to takie, których zasoby są właściwie nieograniczone lub odtwarzają się bardzo szybko i nieprzerwanie w przeciwieństwie do nieodnawialnych źródeł energii takich jak węgiel kamienny, brunatny, gaz ziemny czy też ropa naftowa. Wytworzenie tych ostatnich zajmuje wiele setek a nawet milionów lat, przez co traktowane są jako nieodnawialne. Najważniejszymi odnawialnymi źródłami energii są; woda, wiatr, słońce, ziemia. W rzeczywistości mamy do czynienia z większą ilością odnawialnych źródeł energii. Przede wszystkim należy zacząć od tego czym jest energia odnawialna.

     Polskie prawo energetyczne odnawialne źródła energii zdefiniuje jako "źródła wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a także z biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych".

     Od kilkunastu lat energia ze źródeł odnawialnych wykorzystywana jest z powodzeniem na całym świecie a w przyszłości będzie miała ogromne znaczenie dla całej ludzkości. Około roku 2060 większość produkowanej energii będzie pochodzić z niekonwencjonalnych źródeł, które w procesie jej produkcji wykorzystują: promieniowanie słoneczne; biomasę; energię geotermalną; energię kinetyczną zgromadzoną w sile wiatru oraz w wodzie.
     Największy wpływ na rozwój czystej energii mają: wyczerpywanie się źródeł energii konwencjonalnej, wzrost ich cen oraz zwiększony nacisk na ochronę środowiska.
Rodzaje energii odnawialnej;

  • Energia Słoneczna,
  • Energia Wiatrowa,
  • Energia Wodna,
  • Energia Geotermalna,
  • Energia Biomasy i Biogazu.
  • Biopaliwa

     Energia wodna Najbardziej rozpowszechnioną metodą pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł jest wykorzystanie siły spadku wody. Dzięki naturalnie ukształtowanemu krajobrazowi oraz sile grawitacji, spływająca po pochyłym terenie woda może stać się świetnym źródłem, ekologicznej energii. Różnego rodzaju zapory i tamy, na których budowane są elektrownie wodne pozwalają uzyskać czystą i przede wszystkim odnawialną energię elektryczną.
Zalety:

  • nie zużywają paliw konwencjonalnych,
  • podlegają rozbudowie,
  • nie zanieczyszczają środowiska,
  • koszt wytwarzanej energii jest niższy niż w elektrowniach konwencjonalnych,
  • tańsze w eksploatacji od elektrowni konwencjonalnych,
  • zapory na których umieszczono elektrownie stanowią zabezpieczenie przeciwpowodziowe.

Wady:

  • silnie wpływają na ukształtowanie środowiska wodno -lądowego,
  • są droższe w budowie niż elektrownie konwencjonalne,
  • przyczyniają się do zmiany struktury hydrologicznej - w ten sposób, że poziom wód przed zaporą zostaje podniesiony, a za zaporą obniżony,
  • przed zaporą następuje zamulenie zbiornika wodnego, które niekorzystnie wpływa na życie biologiczne rzek.

     Energia słońca Innym odnawialnym źródłem energii jest energia pozyskiwana dzięki promieniom słonecznym, których energia może być zamieniana na energię elektryczną lub ciepło. Urządzenia pozyskujące oba rodzaje energii są wyglądaja podobnie, jednak ich konstrukcja, zasada działania i przede wszystkim zastosowanie są całkowicie odmienne. Są to ogniwa fotowoltaiczne i ogniwa fototermiczne.
     Ogniwa fotowoltaiczne jak fachowo nazywa się urządzenia do pozyskiwania energii elektrycznej wykorzystuje ruch małych cząsteczek - fotonów i elektronów - których ruch wywołuje napięcie elektrycznie. Tak w ogromnym uproszczeniu można przedstawić zasadę ich funkcjonowania. Działają nawet przy słabym nasłonecznieniu, w lekko pochmurne dni i w te zimne też. Dają energię bardzo czystą - nie powodującą żadnych zanieczyszczeń i ubocznych efektów na środowisko. Jest to jednak energia bardzo droga ze względu na wykorzystywaną technologię do produkcji samych fotoogniw.
     Ogniwa fototermiczne służą do zamiany promieniowania słonecznego na energię cieplną. Takie źródło energii powszechne jest w krajach o dużej ilości dni słonecznych - szczególnie w rejonie basenu Morza Śródziemnego gdzie kolektory słoneczne są w stanie pokryć w 100% zapotrzebowanie gospodarstw na energię cieplną używaną do kąpieli czy mycia się.
Zalety:

  • dostępna na całej kuli ziemskiej,
  • darmowa energia,
  • korzystanie z tego źródła energii nie wpływa negatywnie na zmiany klimatyczne Ziemi,
  • zasoby energetyczne słońca są niewyczerpalne,
  • korzystanie z nich nie wpływa na bilans energetyczny Ziemi.

Wady:

  • ten rodzaj energii może być wykorzystywany cyklicznie, tylko w dni słoneczne,
  • konieczność magazynowania energii (np. wymienniki, akumulatory),
  • zmienne natężenie oświetlenia,
  • ilość energii pozyskiwanej w ciągu dnia jest różna,
  • energia rozproszona równomiernie na dużym obszarze (instalacje dużych mocy wymagają albo soczewek skupiających lub luster),
  • kompletna instalacja: solarna, fotowoltaiczna jest jeszcze stosunkowo droga.

     Energia wiatru wykorzystywana jest od tysięcy lat, pierwsze wzmianki na ten temat pojawiają się już blisko 4 tysiące lat temu. Od tamtych czasów niby nic się nie zmieniło w funkcjonowaniu popularnych wiatraków, jednak postęp cywilizacyjny uczynił z tych maszyn doskonałe źródło ekologicznej i odnawialnej energii.
Elektrownie wiatrowe działają na prostych zasadach - wiatr wprawia w ruch łopatki a te wprawiają w ruch prądnice.
Konstrukcje te mają wiele zalet:

  • koszt wytwarzania 1 kWh energii jest niewielki i waha się w zależności od warunków wiatrowych dla Polski 0,07 - 0,10 zł,
  • ich negatywny wpływ na środowisko jest znikomy,
  • nie wymagają budowy (rozbudowy) sieci energetycznych,
  • mogą pracować w najbardziej ekstremalnych warunkach zwłaszcza turbiny o osi pionowej,
  • dodatkowym atutem małych elektrowni wiatrowych jest to, że nie potrzebują pozwolenia na budowę.

     Energia geotermalna Poza tymi najbardziej powszechnymi źródłami odnawialnej energii spotkać się również można z energią ziemi czyli energią geotermalną. Jest to energią pochodząca z wnętrzna naszej planety, a ściślej - ze źródeł wody znajdujących się pod powierzchnią. Tam podgrzana do niekiedy 200 st. C woda może stać się doskonałym sposobem do ogrzewania budynków a często nawet osiedli czy miast - jak dzieje się w przypadku Islandzkiej stolicy - Reykiawiku czy w naszym Zakopane.

     Biomasa jest najtańszym źródłem energii odnawialnej. Jej produkcja może przebiegać samoczynnie lub być wspomagana przez odpowiednie zabiegi (np. nawożenie, walka ze szkodnikami). Biomasę produkuje się z kukurydzy, pszenicy, ryżu, trzciny cukrowej, obornika, drewna przemysłowego oraz energetycznego. Biomasa powstaje w wyniku reakcji fotosyntezy przebiegającej pod wpływem promieniowania słonecznego (hv).
Zalety:

  • pewna dostaw surowca z kraju (w przeciwieństwie do importu ropy i gazu)
  • możliwość uzyskania dochodu przy nadprodukcji żywności
  • nowe miejsca pracy i aktywacja lokalnych społeczności (głównie na wsi)
  • zmniejszenie emisji CO2 z paliw nieodnawialnych, który (w przeciwieństwie do CO2 z biomasy) może zwiększać efekt cieplarniany
  • decentralizacja produkcji energii (bezpieczeństwo energetyczne).

Wady:

  • ryzyko wprowadzenia monokultury w uprawie roślin
  • spalanie każdych paliw także biopaliw powoduje wydzielanie tlenków azotu (NOx)
  • spalanie biomasy zawierającej pestycydy, tworzyw sztuczne czy związki chloropochodne powoduje powstanie związków o toksycznym i rakotwórczym działaniu

     Biogazy gaz wysypiskowy - gaz palny, produkt fermentacji anaerobowej związków pochodzenia organicznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego, biomasa) a częściowo także ich gnicia powstający w biogazowni. Nieoczyszczony biogaz składa się w ok. 65% (w granicach 50-75%) z metanu i w 35% z dwutlenku węgla oraz domieszki innych gazów (np. siarkowodoru, tlenku węgla).

Do góry


 

Uwarunkowania wynikające z członkowstewa w UE

   


 

Członkowstwo w Unii Europejskiej zobowiązuje nasz kraj do przestawienia się na energię odnawialną. 23 stycznia 2008 roku powstał unijny projekt nowej ramowej dyrektywy dotyczącej promocji wykorzystania OZE. Mówi ona między innymi o tym, iż w Polsce do roku 2020 docelowa ilość energii pochodząca z OZE musi wynieść 15 %. Dla porównania: wytyczne dla Szwecji zostały określone na poziomie 49 %., dla Łotwy na poziomie 42 %., Finlandii 38 %. Jeśli Polska nie wypełni zobowiązań, będzie musiała kupować "zielone certyfikaty" od krajów, które mają nadwyżki produkcji.

     Obecnie podstawowym źródłem energii odnawialnej wykorzystywanym w kraju jest biomasa (wg danych z 2006 r. ok. 98%) oraz energia wodna (ok. 1,7%). Energia geotermalna, energia wiatru, promieniowania słonecznego, ma znikomy udział w bilansie energetycznym.
     W ramach UE podejmuje się wiele przedsięwzięć mających na celu wsparcie działań promujacych wykorzystanie energii odnawialnej. W styczniu 2008 roku Komisja Europejska przedstawiła projekt nowego pakietu energetycznego dotyczącego wspierania wykorzystania energii odnawialnej i redukcji emisji dwutlenku węgla. Na pakiet przedstawiony przez KE składa się pięć dokumentów:

  • dyrektywa ramowa dotycząca promocji wykorzystania energii odnawialnej,
  • decyzja w sprawie redukcji emisji gazów cieplarnianych do roku 2020,
  • nowelizacja dyrektywy 2003/87/WE w sprawie udoskonalenia i rozszerzenia systemu handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych,
  • dyrektywa w sprawie geologicznego magazynowania dwutlenku węgla (CCS) oraz wytyczne w zakresie udzielania pomocy publicznej dotyczącej ochrony środowiska.

     Z projektów dokumentów wynika, że w całej Unii ma być możliwy swobodny handel zielonymi certyfikatami oraz, że prywatne inwestycje w energetykę odnawialną będą mogły być wspierane pomocą publiczną na prostszych zasadach. Komisja Europejska zaproponowała także cele obligatoryjne na 2020 rok w zakresie udziału energii odnawialnej w produkcji energii poszczególnych krajów członkowskich. Proponowany cel dla Polski, to 15%. Pozostałym państwom członkowskim wyznaczone zostały w większości przypadków wyższe cele.

Do góry


   

Literatura
1. Roman Zarzycki - Wprowadzenie do inżynierii i ochrony środowiska (WNT 2007)
2. Strona Ministerstwa Ochrony Środowiska - http://www.mos.gov.pl/

 

 (C) 2018 Wydział Przyrodniczo-Techniczny KPSW. All Rights Reserved