Analiza opłacalności wykorzystania odpadów komunalnych w procesie wytwarzania ciepła systemowego. Studium przypadku dla Pruszkowa

• Autorzy: Mirosz Liliana , Mróz Pelagia

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2024.4.4

Warianty tytułu

EN

Profitability analysis of municipal solid waste use for district heat generation. Case study for Pruszków

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Temat artykułu wynika z potrzeby zwiększania zdolności przerobowej instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych (ITPOK), w związku ze wzrostem ilości tego rodzaju odpadów oraz koniecznością odchodzenia od wykorzystania w ciepłownictwie paliw kopalnych. Zaproponowano studium przypadku takiej instalacji. Wybrano miasto Pruszków, dla którego instalacja miałaby pokrywać jego podstawę ciepłowniczą. Przedstawiono analizę ekonomiczną takiej inwestycji. Wyznaczono niezbędne parametry wejściowe, tj. nominalna moc cieplna instalacji, wymagany strumień odpadów o odpowiednich właściwościach, strumień dostępny z okolic miasta (z uwzględnieniem istniejących instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych), ilość substancji wprowadzanych do powietrza wraz ze spalinami. Zdefiniowane dane posłużyły do obliczenia opłacalności ITPOK na podstawie przychodów ze sprzedaży ciepła i opłaty bramowej za przyjęcie odpadów, przy uwzględnieniu nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych. W obliczeniach uwzględniono przystąpienie ITPOK do unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji (EU ETS, z ang. EU Emissions Trading System), przy czym wykonano je dla dwóch wariantów. Jeden z nich nie powoduje zmiany cen ciepła ani opłaty bramowej w stosunku do sytuacji, gdy ITPOK nie uczestniczy w EU ETS. Drugi, koszt uczestnictwa związany z EU ETS przerzuca w 50% na odbiorców ciepła i w 50% na dostawców odpadów. Wskaźnik IRR dla pierwszego wariantu wyniósł 2%, natomiast dla drugiego 6%. Należy jednak podkreślić, że w obliczeniach zawyżono nakład inwestycyjny, ze względu na brak aktualnych zakończonych przetargów na instalacje o podobnej przepustowości do analizowanej w artykule. Są to także wartości nieuwzględniające preferencyjnego finansowania z zewnątrz w formie bezzwrotnych dotacji. Dla uzyskanego większego wyniku (6%) przygotowano analizę wrażliwości IRR. Czynnikiem najmocniej wpływającym na IRR jest nakład inwestycyjny, następnie cena ciepła i opłata bramowa. Zmiany powyższych parametrów w zakresie ± 20% powodują zmiany IRR w zakresie od ok. 4 do ok. 9%. W podsumowaniu wskazano, jak można podnieść wartość IRR, a także dlaczego inwestycja w ITPOK jest korzystna dla lokalnej społeczności i środowiska.

EN

The topic of the article results from the need to increase the capacity of municipal waste-to-energy (WTE) plants due to the growth of waste generation and the necessity to move away from the use of fossil fuels in district heating. The case study of such a plant was proposed. The city of Pruszków was selected for which the installation would cover its district heating base load. An economic analysis of such an investment was presented. The necessary input parameters were determined, i.e. the nominal thermal power of the installation, the required waste stream with appropriate properties, the stream available from the area around the city (taking into account existing thermal waste treatment installation), and the amount of substances released into the air with exhaust gases. Defined data were used to calculate the economical profitability of WTE plant taking into account revenues from heat sale and the gate fee for waste acceptance, as well as CAPEX and OPEX. The calculations took into account WTE plant's accession to the EU emissions trading system (EU ETS), and were performed for two variants. One of them does not change heat prices or gate fees compared to the situation when WTE plant does not participate in the EU ETS. The second one transfers the cost of participation related to the EU ETS in 50% to heat consumers and 50% to waste suppliers. The IRR for the first variant was 2%, while for the second one it was 6%. It should be emphasized, however, that the calculations overestimated CAPEX due to the lack of current completed tenders for installations with similar capacity to the one analyzed in the article. These values also do not take into account preferred financing in form of non-refundable grants. A sensitivity analysis for IRR was prepared for the obtained higher resułt (6%). The factor that has the greatest impact on IRR is CAPEX, followed by the heat price and the gate fee. Changes in the above parameters in the range of ± 20% cause changes IRR ranging from approx. 4 to approx. 9%. The summary indicates how the IRR value can be increased, as well as why the investment in WTE plant is beneficial for the local community and the environment.

Słowa kluczowe

PL

spalarnia odpadów; odpady komunalne; system ciepłowniczy; transformacja energetyczna; stopa zwrotu; analiza wrażliwości

EN

WTE plant; municipal solid waste; district heating; energy transition; rate of return; sensitivity analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 4
• Strony: 21--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mirosz Liliana

• Zakład Systemów Ciepłowniczych i Gazowniczych, Wydział Instalacji Budowlanych Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska

• https://orcid.org/0000-0001-8099-4364

autor

Mróz Pelagia

Bibliografia

• [1] Arena Umberto. 2012. "Process and technological aspects of municipal solid waste gasification. A review”. Waste Management 32 (4): 625-639.
• [2] Bolesta Joanna [red.]. 2023. „Ocena wpływu rozstrzygnięć unijnego pakietu „Fit for 55 na transformację sektora ciepłownictwa systemowego w Polsce.” Warszawa: Polskie Towarzystwo Elektrociepłowni Zawodowych.
• [3] Czajor Przemysław, Michalak Marcin. 2020. „Rachunek kosztów w procesie zagospodarowania odpadów komunalnych”. Łódź: Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego.
• [4] Departament Rynków Energii Elektrycznej i Ciepła URE/Oddziały Terenowe URE/szegółowe dane zbiorcze Kościelewski R. 2023. „Energetyka cieplna w liczbach - 2022.” Warszawa: Urząd Regulacji Energetyki.
• [5] Eurostat. 2023. „Generation of municipal waste per capita”. Dostęp 13.09.2023. https://ec.europa.eu/eurostat/databrowser.
• [6] Famielec Stanisław, Famielec Józefa. 2016. „Ekonomiczne i techniczne uwarunkowania procesów spalania odpadów komunalnych”. Prace naukowe uniwersytetu ekonomicznego we Wrocławiu 454.
• [7] Główny Urząd Statystyczny. 2018. „Powierzchnia, ludność oraz lokaty według powiatów i miast na prawach powiatu”. Dostęp 5.02.2023. https:/stat.gov.pl.
• [8] Główny Urząd Statystyczny. 2018. „Ochrona środowiska 2018”. Warszawa: Główny Urząd Statystyczny.
• [9] Główny Urząd Statystyczny. 2020. „Ochrona środowiska 2020”. Warszawa: Główny Urząd Statystyczny.
• [10] Główny Urząd Statystyczny. 2023. „Ochrona środowiska 2023”. Warszawa: Główny Urząd Statystyczny.
• [11] Główny Urząd Statystyczny. 2023. „Roczne wskaźniki cen towarów i usług konsumpcyjnych. Dostęp 19.09.2023. https://stat.gov.pl.
• [12] Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy. 2023. „Dane meteorologiczne”. Dostęp 13.09.2023. https://danepubliczne.imgw.pl.
• [13] Instytut Ochrony Środowiska - Państwowy Instytut Badawczy. 2021. „Termiczne przekształcanie odpadów komunalnych w Polsce w roku 2020 - dane BDO”. Warszawa: Instytut Ochrony Środowiska - Państwowy Instytut Badawczy.
• [14] Instytut Ochrony Środowiska - Państwowy Instytut Badawczy. 2022. „Termiczne przekształcanie odpadów komunalnych w Polsce w 2021 r.”. Warszawa: Instytut Ochrony Środowiska - Państwowy Instytut Badawczy.
• [15] Jaglarz Gabriela, Generowicz Agnieszka. 2015. „Charakterystyki energetyczne odpadów komunalnych po procesach odzysku i recyklingu”. Ekonomia i środowisko. 2 (53).
• [16] Jodkowski Wiesław, Sitka Andrzej, Szumiło Bogusław. 2014. „Gasification of the oversize fraction of municipal waste with thermal power generation”. Archives of Waste Management and Environmental Protection 16 (3): 45-52.
• [17] Kirkeby Janus, Grohnheit Poul Erik, Moller Andersen Frits, Herrmann Ivan Tengbjerg, Karlsson Kenneth Bernard. 2014. “Experiences with waste incineration for energy production in Denmark”. Roskilde: DTU Management Engineering.
• [18] Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami. 2022. „Raport z rynku CO2 nr 129”. Warszawa: Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami.
• [19] Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami. 2022. „Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO2 (WE) w roku 2020 do raportowania w ramach Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji za rok 2023”. Warszawa: Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami.
• [20] Krajowy Plan Gospodarki Odpadami. 2028. „Uchwała nr96 Rady Ministrów z 12.06.2023 w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2028. Dz.U. 2023 poz. 702”.
• [21] Masiota-Tomaszewska Joanna, Karkowski Andrzej, Nabagło Kamil. 2021. „Program Ochrony Środowiska dla Gminy Miasto Pruszków na łata 2020 - 2023 z perspektywą do roku 2027”. Poznań: Green Key Joanna Masiota-Tomaszewska.
• [22] Miejski Zakład Gospodarki Odpadami Komunalnymi w Koninie. 2022. „Uchwała nr 33/12/2022 Zarządu MZGOK Sp. z o.o. z siedzibą w Koninie z 28.12.2022”.
• [23] Namiecińska Olga, Wielgosiński Grzegorz, Targaszewska Agata. 2017. „Oddziaływanie emisji zanieczyszczeń ze spalarni odpadów”. Nowa Energia 1 (55).
• [24] Nyska Energetyka Cieplna - Nysa Sp. z o.o. 2023. Dostęp 20.09.2023. https:/necnysa.eu/news/item/105-budowa-kotlowni-z-kotlem-parowym-na-paliwo-alternatywne-eko-cieplownia
• [25] Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska z 04.09.2023 w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2024. Dz.U. 2023 poz. 914.
• [26] PreZero. 2023. „Monitoring Emisji”. Dostęp 19.09.2023. https://prezero-zielonaenergia.pl/raporty-z-pracy-instalacji/monitoring-emisji/
• [27] Prezes Urzędu Regulacji Energetyki. 2023. „Informacja Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki nr 18/2023 w sprawie średnich cen sprzedaży ciepła wytworzonego w jednostkach wytwórczych niebędących jednostkami kogeneracji w roku 2022”. Warszawa: Urząd Regulacji Energetyki.
• [28] Prezes Urzędu Regulacji Energetyki. 2023. „Informacja Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki nr 17/2023 wskaźnika referencyjnego ustalanego przez Prezesa URE zgodnie z metodologią określoną w rozporządzeniu Ministra Klimatu z dnia 7 kwietnia 2020 r. w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń z tytułu zaopatrzenia w ciepło (Dz. U. z 2020 r., poz. 718 ze zm.)”. Warszawa: Urząd Regulacji Energetyki.
• [29] Primus Arkadiusz, Rosik-Dulewska Czesława. 2018. „Potencjał paliwowy frakcji nadsitowej odpadów komunalnych i jego rola w krajowym modelu gospodarki odpadami”.
• [30] Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk 105: 121-134.
• [30] Pudlik Wiesław. 2021. „Termodynamika”. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.
• [31] Rajca Przemysław, Zajemska Monika. 2018. „Ocena możliwości wykorzystania paliwa RDF na cele energetyczne”. Rynek Energii 4 (137).
• [32] Retajczyk Monika, Wróblewska Agnieszka. 2018. „Piroliza biomasy jako źródło energii”. Wiadomości chemiczne 72 (3-4).
• [33] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 16.07.2015 w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach. Dz.U. 2015 poz. 1277.
• [34] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z 27.02.2015 w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej. Dz.U. 2015 poz. 376 z późn. zm. do 2022.
• [35] Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z 28.12.2022 w sprawie mechaniczno-biologicznego przetwarzania niesegregowanych (zmieszanych) odpadów komunalnych. Dz.U. 2023 poz. 56.
• [36] Rozporządzenie Ministra Klimatu z 02.01.2020 w sprawie katalogu odpadów. Dz.U. 2020 poz. 10.
• [37] Rozporządzenie Ministra Klimatu z 24.09.2020 w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów. Dz.U. 2020 poz. 1860 z późn. zm. do 2022.
• [38] Rozporządzenie Ministra Środowiska z 8.06.2016 w sprawie warunków technicznych kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów. Dz.U. 2016 poz. 847.
• [39] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady z 18.06.2020 (UE) 2020/852 z dnia 18 czerwca 2020 r. w sprawie ustanowienia ram ułatwiających zrównoważone inwestycje, zmieniające rozporządzenie (UE) 2019/2088.
• [40] Sartori Davide, Catalano Gelsomina, Genco Mario, Pancotti Chiara, Sirtori Emanuela, Vignetti Silvia, Del Bo Chiara. 2014. “Guide to Cost-Benefit Analysis of Investment Projects. Economic appraisal tool for Cohesion Policy 2014-2020”. Publications Office of the European Union.
• [41] Ściążko Marek, Nowak Wojciech. 2017. „Technologie zgazowania odpadów komunalnych”. Nowa Energia 1.
• [42] Tobiasen Lasse, Kamuk Bettina. 2013. „Waste to energy (WTE) systems for district heating”. Waste to Energy Conversion Technology 120 (45).
• [43] Traven Luka. 2023. "Sustainable energy generation from municipal solid waste: A brief overview of existing technologies”. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering 8 (100491).
• [44] Ustawa z 10.04.1997 - Prawo energetyczne. Dz.U. 1997 nr 54 poz. 348 z późn. zm. do 2022.
• [45] Ustawa z 12.06.2015 o systemie handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych. Dz.U. 2015 poz. 1223 z późn. zm. do 2022.
• [46] Vaitkus Żygimantas, Stankiewicz Edyta. 2013. “Key Considerations in Planning Waste-to-Energy Facilities”. JASPERS Staff Working Papers, Knowledge Economy and Energy Division.