[EN06]
Izpusti (CO2, SO2 in NOx) sektorja proizvodnja električne energije in toplote
Objave: [ 2014 2012 2009 2008 ]
Kazalec analizira gibanje preteklih izpustov CO2, SO2 in NOx iz proizvodnje električne energije in toplote z vidika vpliva izvajanja različnih ukrepov ter omogoča oceno prispevka posameznih ukrepov k zmanjšanju izpustov CO2, SO2 in NOx.

CO2 je najpomembnejši med toplogrednimi plini, ki povzročajo zadrževanje toplote v Zemljini atmosferi, zaradi česar temperatura na površju Zemlje narašča. To bo imelo številne neposredne (poletni vročinski valovi so izredno nevarni za starejše in dojenčke, itd.) in posredne (podnebne spremembe, dvig gladine morske vode) vplive na ekosistem in ljudi. Iz NOx s kemično reakcijo nastaja prizemni ozon, poleg tega prav tako kot SO2 prispeva k zakisovanju ozračja ter izpustom (sekundarnih) prašnih delcev.

Slika EN6-1: Razčlenitev gibanja izpustov CO2 v obdobju 1990-2012

Vir: Statistični urad Republike Slovenije, 2014; Agencija Republike Slovenije za okolje, 2014; Institut Jožef Stefan, 2014.


Slika EN6-2: Razčlenitev gibanja izpustov SO2 v obdobju 1990-2012

Vir: Statistični urad Republike Slovenije, 2014; Agencija Republike Slovenije za okolje, 2014; Institut Jožef Stefan, 2014.


Slika EN6-3: Razčlenitev gibanja izpustov NOx v obdobju 1990-2012

Vir: Statistični urad Republike Slovenije, 2014; Agencija Republike Slovenije za okolje, 2014; Institut Jožef Stefan, 2014.


Ciljev za izpuste iz proizvodnje električne energije Slovenija nima, so pa cilji določeni za izpuste na nivoju države, zmanjševanje izpustov CO2 iz proizvodnje električne energije in toplote pa je spodbujeno preko sistema EU-ETS. Več informacij je na voljo v kazalcih EN01 Izpusti toplogrednih plinov energetskega izvora in EN09 Izpusti onesnaževal zraka iz energetskih virov.

Pri proizvodnji električne energije je potrebno poleg okoljskega vidika upoštevati tudi vidik zanesljivosti oskrbe z električno energijo.

Na izpuste ima pomemben vpliv tudi doseganje cilja glede deleža električne energije iz obnovljivih virov energije (za več glej kazalec EN24 Delež obnovljivih virov v bruto končni rabi energije).

Sektor proizvodnje električne energije in toplote je leta 2012 k skupnim izpustom CO2 prispeval 38 %, SO2 64 % in NOx 23 %. Zaradi tega je ta sektor zelo pomemben za doseganje nacionalnih ciljev pri onesnaževalih zraka, medtem ko pri toplogrednih plinih sektor ni vključen v nacionalni cilj, ker je vključen v sistem trgovanja s pravicami do emisij. Informacija o tem, kateri ukrepi dajejo pričakovane učinke in kateri ne, je nujna za pravočasno prilagajanje strategije zmanjševanja izpustov snovi.

Proizvodnja električne energije in toplote je leta 2012 prispevala 5.956 kt izpustov CO2, 6,5 kt SO2 in 10,3 kt NOx, s čimer je največji vir izpustov CO2 in SO2 ter drugi največji vir pri NOx (prvi je promet). Glede na leto 1990 so bili izpusti SO2 in NOx iz tega vira leta 2012 nižji za 96 % oziroma 42 %, CO2 pa  za 0,6 %. Glede na predhodno leto so bili vsi izpusti nižji, CO2 za 4,3 %, NOx za 6,2 % ter SO2 za 3,8 %.  Proizvodnja električne energije in toplote je bila leta 2012 za 28 % večja kot leta 1990 in za 2,1 % manjša kot leta 2011.

Zmanjšanje oz. zaostajanje povečevanja izpustov za povečevanjem proizvodnje električne energije in toplote je posledica izvajanja ukrepov, ki jih lahko razvrstimo v štiri skupine:

·        Povečanje deleža ne-fosilnih goriv, kamor sodijo jedrska energija in obnovljivi viri energije. Pri obnovljivih virih energije je potrebno omeniti, da je lesna biomasa CO2 nevtralna, zato je pri izpustih CO2 prišteta med obnovljive vire, pri izpustih SO2 in NOx pa k fosilnim virom, saj njeno zgorevanje prispeva k skupnim izpustom obeh snovi.

·        Povečanje učinkovitosti proizvodnje električne energije iz fosilnih goriv. K temu prispeva tako izboljšanje učinkovitosti proizvodnje v obstoječih napravah kot postavitev novih naprav ter tudi povečanje proizvodnje električne energije v soproizvodnji električne energije in toplote.

·        Sprememba deleža posameznih fosilnih goriv v skupni porabi fosilnih goriv. Premog (rjavi premog in lignit) ter kurilno olje vsebujejo velike količine ogljika, žvepla in dušika, ki pri gorenju reagirajo s kisikom in povzročajo okoljsko škodo v obliki izpustov. Zemeljski plin vsebuje občutno nižje koncentracije teh snovi, zato je okoljsko bolj sprejemljiv.

·        Izvedba tehničnih ukrepov zmanjšanja izpustov:

o   Razžveplanje dimnih plinov občutno zmanjša izpuste SO2. Najpogostejši način izvedbe razžveplanja je mokri kalcitni postopek, ki temelji na absorpciji žveplovega dioksida iz dimnih plinov v suspenzijo, kjer s kalcitom tvori stabilen produkt.

o   Zmanjšanje izpustov NOx je možno doseči s primarnimi ukrepi (prilagoditev zgorevanja) ali s sekundarnimi ukrepi (čiščenje dimnih plinov). Najpogostejši način prilagoditve zgorevanja je preko namestitve gorilnika z nizkimi izpusti NOx (»low NOx burner«)

o   V prihodnosti bo pomembno vlogo pri zmanjšanju izpustov CO2 iz termoelektrarn na premog zagotovo imelo zajemanje in shranjevanje ogljika (»carbon capture and storage – CCS«). Tehnologija je še v fazi razvoja.

o   Sem sodijo tudi metodološke izboljšave izračuna evidenc izpustov ter spreminjanje emisijskih faktorjev zaradi spreminjanja lastnosti goriv.

Izpusti CO2 iz proizvodnje električne energije in toplote so bili leta 2012 glede na leto 1990 za 29 odstotnih točk nižji, kot bi bili, če bi se povečali za enako stopnjo kot proizvodnja električne energije in toplote. Tako povečanje emisij, bi se zgodilo, če bi bila situacija v transformacijah leta 2012 enaka kot leta 1990 (enaki deleži goriv, enaki izkoristki termoelektrarn, itd.).

Manjše povečanje emisij glede na rast proizvodnje električne energije in toplote je posledica izvajanja naslednjih ukrepov:

·        K zmanjšanju specifičnih izpustov je največ prispevalo izboljšanje učinkovitosti naprav za proizvodnjo električne energije, kar je bilo doseženo zlasti z optimizacijo delovanja obstoječih naprav, pomemben pa je tudi vpliv ustavitve blokov 1 in 2 v termoelektrarni Šoštanj. Leta 2012 je bila proizvodnja za 24 % bolj učinkovita kot leta 1990. V prihodnosti se s postavitvijo novih naprav pričakuje občutnejše izboljšave učinkovitosti (glej kazalec EN13 Učinkovitost proizvodnje električne energije).

·        Količina proizvedene električne energije in toplote iz jedrske ter obnovljivih virov energije (OVE) je bila leta 2012 glede na leto 1990 večja za 29 %. Ker se je proizvodnja električne energije in toplote iz fosilnih goriv povečala za 27 %, je bil delež proizvodnje iz fosilnih goriv za slabo odstotno točko nižji kot leta 1990. Zaradi zmanjšanja deleža fosilnih goriv je prispevek tega ukrepa pozitiven – izpusti so se zmanjšali, in sicer za 0,9 %. V vmesnih letih se je delež spreminjal, saj je proizvodnja električne energije iz OVE vezana na vodnatost rek, letna proizvodnja električne energije v jedrski elektrarni pa na dolžino remonta in delno tudi na vodnatost rek zaradi hlajenja (glej kazalec EN17 Proizvodnja električne energije po gorivih). Po izgradnji spodnje-savske verige hidroelektrarn in dokončanju prenove obstoječih HE se bo zmogljivost hidroelektrarn povečala, vendar to ne bo dovolj za občutnejšo rast deleža OVE v proizvodnji električne energije, saj s hitro rastjo rabe električne energije raste tudi proizvodnja iz fosilnih goriv.

·        Premog je bil leta 2012 še vedno glavni energent v termoelektrarnah, vendar je opazno zmanjševanje njegove rabe, kar je posledica ustavitve blokov 1 in 2 v termoelektrarni Šoštanj v letih 2009 in 2010. Minimalno zmanjšanje izpustov CO2 zaradi zamenjave fosilnih goriv v preteklosti je posledica zamenjave tekočih goriv s plinastimi. Izpusti CO2 na enoto porabljenega fosilnega goriva so bili leta 2012 za 1,8 % nižji kot leta 1990. V prihodnje se ob postavitvi novih termoelektrarn na plin, ki bodo zamenjale premogove termoelektrarne, pričakuje večji prispevek tega ukrepa k zmanjšanju izpustov.

·        Poleg faktorjev, povezanih s porabo goriva, pa na izpuste vplivajo tudi spremembe emisijskih faktorjev za lignit, ki so vezani na vsebnost ogljika v lignitu. Emisijski faktor je bil v obdobju 1991-2000 nižji od faktorja leta 1990, v letih 2001-2005 je bil približno enak kot leta 1990, leta 2006 je bil opazno nižji, od leta 2007 pa zopet približno enak kot leta 1990. Leta 2012 so bili izpusti zaradi spremembe emisijskega faktorja glede na 1990 nižji za 1,5 %.

Če prispevek posameznih skupin ukrepov zmnožimo, dobimo spremembo izpustov leta 2012 glede na 1990. 1,282 (povečanje proizvodnje električne energije) x 0,809 (povečanje učinkovitosti proizvodnje) x 0991 (zmanjšanje deleža fosilnih goriv v proizvodnji) x 0,982 (zmanjšanje izpustov na enoto porabljenega fosilnega goriva) x 0,985 (sprememba emisijskega faktorja) = 0,994 (zmanjšanje izpustov CO2 leta 2012 glede na leto 1990).

Pripisovanje zmanjšanja izpustov posameznim instrumentom je težavno. Zgoraj predstavljeni rezultati prikazujejo ocene učinkov posameznih skupin ukrepov. Izvajanje posameznega ukrepa pa je spodbujeno z različnimi instrumenti, povečanje deleža OVE je npr. spodbujeno s sistemom zagotovljenih odkupnih cen, finančnimi spodbudami (subvencije, posojila) ter certificiranjem izvora energije. Poleg tega imajo seveda zlasti v proizvodnji električne energije in toplote pomembno vlogo tudi ostala merila za izvajanje določenih ukrepov, npr. zanesljivost oskrbe, po odprtju trgov z zemeljskim plinom in električno energijo pa tudi razmere na trgu.

Izpusti SO2 so bili leta 2012 glede na leto 1990 občutno nižji. Na enoto proizvedene električne energije in toplote so bili nižji za  97 %. Ločitev gibanja izpustov in proizvodnje je bila dosežena z izvajanjem naslednjih ukrepov:

·        Najpomembnejši je prispevek tehničnih ukrepov, in sicer razžveplanja dimnih plinov, zamenjave premoga z visoko vsebnostjo žvepla s takim, ki ima nižjo, ter zmanjšanja vsebnosti žvepla v tekočih gorivih. To je vplivalo na 96 % zmanjšanje leta 2012 glede na leto 1990.

·        Druga skupina ukrepov po velikosti prispevka je povečanje učinkovitosti naprav. Učinkovitost proizvodnje električne energije se je povečala za 19 % (razlika glede na CO2 je posledica različne obravnave lesa – pri CO2 je prištet k obnovljivim virov energije, pri SO2 in NOx pa k fosilnim virov energije).

·        Prispevki preostalih dveh skupin ukrepov so majhni. Delež proizvodnje električne energije in toplote iz fosilnih goriv in lesne biomase je bil leta 2012 enak kot leta 1990. Povečanje deleža čistejših fosilnih goriv pa je vplivalo na znižanje izpustov za 7,4 %.

Zmnožek zmanjšanj po skupinah ukrepov in povečanja proizvodnje električne energije nam zopet da skupno zmanjšanje izpustov leta 2012 glede na leto 1990. Podobno kot pri izpustih CO2, v prihodnosti od naložb v nove zmogljivosti pričakujemo nadaljnje povečevanje učinkovitosti proizvodnje ter zmanjšanje izpustov SO2 na enoto porabljenega fosilnega goriva.

Izpusti NOx na enoto proizvedene električne energije in toplote so bili leta 2012 za 55 % nižji kot leta 1990, kar je posledica:

·        izvedbe tehničnih ukrepov, kot so zamenjava gorilnikov s takimi z nizkimi izpusti NOx, rekonstrukcija kotlov in izboljšave metodologije izračuna evidenc izpustov, s čimer je bilo doseženo 44 % zmanjšanje,

·        izboljšanja učinkovitosti naprav za proizvodnjo električne energije in toplote za 19 %,

·        prehoda na fosilna goriva z manjšo vsebnostjo dušika (s tekočih goriv na zemeljski plin, s premoga na les, itd.) - zmanjšanje za 3,3 %.

Delež proizvodnje električne energije iz fosilnih goriv in lesne biomase je bil leta 2012 enak kot leta 1990.

V prihodnje se, tako kot pri SO2 in CO2, zaradi novih naložb pričakuje nadaljnje zmanjševanje izpustov.

Podatki za Slovenijo

Cilji so povzeti po: Resoluciji o Nacionalnem programu varstva okolja 2005-2012 (ReNPVO, Ur.l. RS, št. 2/06),  podnebno-energetskem svežnju, Protokolu o zmanjšanju zakisljevanja, evtrofikacije in prizemnega ozona, Direktivi 2001/81/ES o zgornji meji nacionalnih emisij v zrak za določene snovi (NEC direktiva) ter revidiranem Protokolu o zmanjšanju zakisljevanja, evtrofikacije in prizemnega ozona (http://www.unece.org/index.php?id=29858).
Izvorna baza podatkov:
Izpusti CO2: evidence izpustov toplogrednih plinov, ARSO, (glej EN01).
Izpusti SO2 in NOx: evidence izpustov onesnaževal zraka, ARSO, (glej ENO9).
Proizvodnja električne energije in toplote: Energetska bilanca RS .
- Proizvodnja električne energije po gorivih (jedrska energija, fosilna goriva, OVE ): 1990-1999 podatki IJS o proizvodnji električne energije v javnih TE in javnih TE-TO (preračun podatkov iz Skupnega vprašalnika (Joint Annual Questionnaire). Za obdobje po letu 2000 so bili uporabljeni podatki SURS-a, ki so objavljeni na spletnih straneh v spletni aplikaciji SI-STAT. Proizvodnja električne energije samoproizvajalcev ni upoštevana.
- Proizvodnja toplote: 1990-1991 podatki IJS za proizvodnjo toplote v transformacijah. Proizvodnja toplote pri samoproizvajalcih je bila ocenjena na 10 % celotne proizvodnje. 1992-1999 podatki IJS za proizvodnjo toplote v javnih TE-TO in toplarnah, od leta 2000 pa podatek SURS za isti postavki v energetskih bilancah.
Poraba fosilnih goriv: podatki ARSO, evidence emisij toplogrednih plinov (glej EN01).
Emisijski faktorji: 1990 podatki ARSO.
- CO2 – evidence emisij toplogrednih plinov, (glej EN01).
- SO2 in NOx – računski listi za evidence emisij za leto 1990.
Skrbnik podatkov: Za evidence izpustov TGP: ARSO – Tajda Mekinda Majaron, za evidence izpustov onesnaževal zraka: ARSO – Martina Logar in za energetske bilance: SURS – Mojca Suvorov.
Datum zajema podatkov za kazalec: 28.4.2014
Metodologija in frekvenca zbiranja podatkov: Podatki so pripravljeni na letni osnovi. Energetske bilance za predhodno leto so dostopne konec tekočega leta, evidence izpustov za preteklo leto pa v začetku naslednjega.
Metodologija obdelave podatkov:
Referenčni izpusti (Ref_emisije): Predpostavljeno je bilo, da se je v transformacijah ohranilo stanje leta 1990, tako da so se izpusti povečevali z enako stopnjo kot proizvodnja električne energije in toplote.

Ref_emisije(leto) = Proiz.Toplote&El.En.(leto) x Emisije(1990) / Proiz.Toplote&El.En.(1990)
Proiz.Toplote&El.En.     skupna proizvodnja toplote in električne energije

Zmanjšanje izpustov zaradi povečanja deleža jedrske energije in OVE: Razdelitev skupnega zmanjšanja na OVE in jedrsko energijo je bila narejena tako:

zmanjšanjeOVE = (deležOVE(leto)-deležOVE(1990))/(deležOVE&JE(leto)-deležOVE&JE(1990))

Em_fosil(leto) = DelezFosil(leto)/DelezFosil(1990) x Ref_emisije(leto)
DelezFosil     delez proizvodnje električne energije in toplote iz fosilnih goriv

Zmanjšanje izpustov zaradi zamenjave fosilnih goriv (med sabo): Skupni emisijski faktor za vsa goriva je bil izračunan na podlagi emisijskega faktorja za posamezna goriva (trdna, tekoča in plinasta) leta 1990 in deleža posameznih goriv v skupni rabi v transformacijah v določenem letu.

Em_fosilmix(leto) = SkupniEF (leto)/SkupniEF(1990) x Em_fosil(leto)
SkupniEF     skupni emisijski faktor za vsa goriva

Zmanjšanje izpustov zaradi izboljšanja učinkovitosti: Učinkovitost je definirana kot količnik proizvodnje električne energije in toplote iz fosilnih goriv in porabo fosilnih goriv

Em_ ucinkovitost(leto) = Ucinkovitost (1990)/Ucinkovitost(leto) x Em_fosilmix(leto)
Ucinkovist     učinkovitost proizvodnje električne energije in toplote

Zmanjšanje zaradi tehničnih ukrepov: To zmanjšanje je izračunano kot ostanek.
Za oceno prispevkov posameznih ukrepov je uporabljen pristop, ki temelji na enačbah IPAT in KAYA:
- Enačba IPAT: Vpliv (»Impact«) = Prebivalstvo (»Population«) x Bogastvo (»Affluence«) x Tehnologija (»Technology«)
- Enačba KAYA: Izpusti CO2 = Prebivalstvo x (BDP/Prebivalstvo) x (Energija/BDP) x (CO2/Energija)
Primer za kazalec za CO2:
- Izpusti CO2 iz proizvodnje električne energije in toplote =
Skupna proizvodnja električne energije in toplote
x Proizvodnja električne energije in toplote iz fosilnih goriv / Skupna proizvodnja električne energije in toplote
x Poraba fosilnih goriv / Proizvodnja električne energije in toplote iz fosilnih goriv
x Izpusti CO2 iz proizvodnje električne energije in toplote / Poraba fosilnih goriv

Enačba KAYA je metoda izračuna, ki omogoča, da prispevek določenega ukrepa ocenimo preko seštevanja oziroma odštevanja. Pomembno se je zavedati omejitev te metode, saj ocenjeni prispevki posameznih ukrepov ne predstavljajo točnega prispevka posameznega ukrepa zaradi medsebojne odvisnosti in povezanosti učinkov ukrepov (različne metode velikost posameznih prispevkov ocenijo različno). Kljub omejitvam je metoda koristna, saj nudi indikativno informacijo o pomembnosti (uspešnosti) različnih ukrepov pri razlagi gibanja izpustov CO2, SO2 in NOx.

Pri kazalcu so letne rasti ponekod prikazane v odstotnih točkah. Odstotna točka je enota, ki se uporablja pri primerjavi različnih rasti. Pri odstotni točki gre za absolutno primerjavo, ki se izračuna po formuli (nletos)-(nlani)=16%-15%=1%t (npr. če je bila lansko leto rast 15%, letos pa 16%, potem je letos rast višja za 1 odstotno točko). Razliko v rasti pa lahko izrazimo tudi z relativno primerjavo po formuli [(nletos/nlani)*100]-100=[(16%/15%)*100]-100=6,7%, kjer je rast izražena v odstotkih.
Informacije o kakovosti:
Prednosti in slabosti kazalca: Zanesljivost ocen za izpustov CO2 je zelo dobra, saj je uporabljena mednarodno priznana metodologija (IPCC), poleg tega so za lignit uporabljeni nacionalni emisijski faktorji, ki so vezani na vsebnost ogljika v premogu. Evidence izpustov so podvržene tudi rednemu preverjanju UNFCCC. Zanesljivost ocen za izpuste SO2 in NOx je tudi dobra, saj so podatki iz evidenc primerjani s podatki iz meritev izpustov na termoelektrarnah, poleg tega je prav tako uporabljena mednarodno priznana metodologija (CORINAIR). Glede na način nastanka izpustov so evidence za SO2 bolj zanesljive, saj je količina izpustov brez čiščenja dimnih plinov neposredno povezana z vsebnostjo žvepla v gorivu, medtem ko so izpusti NOx odvisni od vsebnosti dušika v gorivu in samega procesa zgorevanja (temperatura zgorevanja, razmerje med kisikom in gorivom), ki je specifičen za vsak kotel posebej.
Za izračun kazalca so bili za porabo fosilnih goriv zaradi pravilnosti ocene učinka ukrepa spreminjanja vsebnosti C v premogu, uporabljeni podatki ARSO iz evidenc toplogrednih plinov. Ta poraba ni popolnoma konsistentna s podatki SURS, zaradi česar pride tudi do razlik pri učinkovitosti proizvodnje električne energije in toplote.
- Relevantnost, točnost, robustnost, negotovost:
Zanesljivost kazalca (arhivski podatki): Kazalec je zanesljiv.
Negotovost kazalca (scenariji/projekcije):Scenariji in projekcije niso na voljo.
- Skupna ocena (1 = brez večjih pripomb, 3 = podatki z zadržkom):
Relevantnost: 1
Točnost: 2
Časovna primerljivost: 2
Prostorska primerljivost: 1

Drugi viri in literatura:

EEA, 2008. EN09 Emissions (CO2, SO2 and NOx) from public electricity and heat production –explanatory indicators.

MOP, 2006. Operativni program zmanjševanja emisij toplogrednih plinov do leta 2012.

MOP, 2007. Operativni program doseganja nacionalnih zgornjih mej emisij onesnaževal zunanjega zraka /Revizija operativnega programa doseganja nacionalnih zgornjih mej emisij onesnaževal zunanjega zraka iz leta 2005/.

UNECE, 2012. Parties to UNECE Air Pollution Convention approve new emission reduction commitments for main air pollutants by 2020 (dostopno na spletnem naslovu: http://www.unece.org/index.php?id=29858)

25. november 2014
Matjaž Česen, Institut Jožef Stefan