Emisję CO2 w produkcji przemysłowej ogranicza się etapami: najpierw przez pomiar i poprawę efektywności energetycznej, następnie przez zmianę źródeł energii, a w sektorach trudnych do dekarbonizacji także przez modyfikację procesu i technologie CCUS. Taki plan zmniejsza koszty operacyjne, ogranicza ryzyko związane z EU ETS i pomaga utrzymać konkurencyjność w warunkach mechanizmu CBAM.
Dlaczego dekarbonizacja stała się wymogiem konkurencyjności?
W produkcji przemysłowej emisja CO2 nie jest wyłącznie problemem środowiskowym. Przekłada się na koszty energii, zakup uprawnień do emisji, wymagania odbiorców oraz dostęp do rynków zagranicznych. W Unii Europejskiej EU ETS, czyli system handlu uprawnieniami do emisji, działa według zasady „cap and trade”. Ustalany jest limit emisji, a przedsiębiorstwa muszą rozliczyć rzeczywistą emisję, przekazując odpowiednią liczbę uprawnień. Wyższa emisja oznacza większą ekspozycję na zmiany cen tych instrumentów.
Drugim mechanizmem jest CBAM, czyli Carbon Border Adjustment Mechanism. Ten graniczny mechanizm dostosowania cen emisji ma ograniczać ryzyko przenoszenia produkcji poza Unię Europejską do regionów o mniej restrykcyjnych zasadach. Dla zakładu przemysłowego oznacza to, że emisyjność produktu może wpływać nie tylko na koszty wytwarzania, lecz także na jego pozycję w łańcuchu dostaw.
Trzeba przy tym rozróżnić emisje absolutne od emisyjności jednostkowej. Zmniejszenie ilości CO2 przypadającej na tonę produktu jest korzystne, ale przy wzroście produkcji całkowita emisja zakładu może nadal rosnąć. Dlatego cele powinny obejmować oba wskaźniki.
Trzy filary ograniczania emisji w produkcji
Strategia dekarbonizacji powinna obejmować emisje w trzech zakresach. Zakres 1 dotyczy emisji bezpośrednich ze spalania paliw i procesów zachodzących w zakładzie. Zakres 2 obejmuje emisje pośrednie związane z zakupioną energią elektryczną, ciepłem lub parą. Zakres 3 odnosi się do pozostałej części łańcucha wartości, między innymi surowców i usług. W pierwszej fazie przedsiębiorstwo zwykle koncentruje się na zakresach 1 i 2, ale pominięcie zakresu 3 może zniekształcić obraz całkowitego śladu węglowego produktu.
Efektywność energetyczna i optymalizacja procesu
Najpierw należy ograniczyć zużycie energii potrzebnej do wytworzenia jednostki produktu. Działania tego typu często mają krótszy czas zwrotu niż duże inwestycje w nowe źródła energii, ponieważ zmniejszają jednocześnie zużycie paliw, zakup energii i zapotrzebowanie na uprawnienia.
W zakładzie przemysłowym warto przeanalizować przede wszystkim:
- odzysk ciepła odpadowego z pieców, sprężarek, spalin i układów chłodzenia,
- modernizację silników, napędów oraz układów sprężonego powietrza,
- ograniczenie strat w sieciach pary, ciepła i energii elektrycznej,
- automatyzację sterowania procesem oraz eliminację pracy urządzeń bez obciążenia,
- optymalizację parametrów produkcji, która zmniejsza zużycie energii bez pogorszenia jakości.
Efektywność energetyczna nie jest tym samym co zmiana paliwa. Wymiana kotła na źródło o niższej emisyjności może ograniczyć Zakres 1, ale nie poprawi procesu, jeśli instalacja nadal zużywa nadmierną ilość energii. Z kolei modernizacja procesu może obniżyć emisję niezależnie od tego, czy zakład korzysta z gazu, energii elektrycznej czy ciepła sieciowego.
Odnawialne źródła energii i kontrakty PPA
Drugim filarem jest zmiana miksu energetycznego. Zakład może wykorzystać własną instalację fotowoltaiczną, energię z farm wiatrowych albo energię kupowaną na podstawie kontraktu PPA, czyli długoterminowej umowy zakupu energii. Własne źródło zwiększa kontrolę nad częścią dostaw, natomiast PPA może zapewnić dostęp do energii odnawialnej bez budowy całej instalacji na terenie zakładu.
Źródła odnawialne nie rozwiązują wszystkich problemów technologicznych. Produkcja przemysłowa wymaga często stabilnego zasilania, wysokiej temperatury i ciągłości pracy, dlatego przed podpisaniem umowy lub budową instalacji trzeba przeanalizować profil obciążenia, możliwość magazynowania energii, przyłącze oraz zapotrzebowanie na moc w godzinach szczytu.
Zmiany procesowe i elektryfikacja
Trzeci filar obejmuje modyfikację samej technologii. Przykładami są elektryfikacja procesów cieplnych, zastępowanie urządzeń spalających paliwo pompami ciepła przemysłowymi oraz wykorzystanie wodoru w procesach, w których elektryfikacja jest technicznie ograniczona. Rezultat zależy od źródła energii. Elektryfikacja zasilana energią o wysokiej emisyjności może przenieść część emisji z Zakresu 1 do Zakresu 2, zamiast rzeczywiście ją wyeliminować.
CCUS dla sektorów trudnych do dekarbonizacji
Nie każdą emisję można usunąć przez zmianę paliwa. W cementowniach i zakładach wapienniczych dwutlenek węgla powstaje między innymi w wyniku rozkładu wapienia. Jest to emisja procesowa, a nie skutek samego spalania. Podobne ograniczenia występują w części procesów chemicznych, stalowych i rafineryjnych. Są to sektory określane jako hard-to-abate, czyli trudne do dekarbonizacji.
CCUS oznacza Carbon Capture, Utilization and Storage, czyli wychwyt, wykorzystanie i składowanie CO2. Instalacja oddziela dwutlenek węgla ze strumienia gazów, następnie poddaje go sprężeniu i kieruje do wykorzystania w innym procesie albo do trwałego składowania w odpowiedniej formacji geologicznej. Skuteczność całego rozwiązania zależy nie tylko od samego wychwytu, lecz także od transportu, dostępnej infrastruktury i sposobu zagospodarowania lub składowania gazu.
Technologia ta nie powinna zastępować efektywności energetycznej tam, gdzie redukcję można osiągnąć prostszymi środkami. Jej znaczenie rośnie jednak tam, gdzie pozostają emisje procesowe albo gdzie pełna elektryfikacja jest obecnie niemożliwa. MAE i IPCC wskazują CCUS jako jeden z elementów scenariuszy osiągania neutralności emisyjnej, szczególnie w przemyśle ciężkim. Szacunki potencjału zależą od branży, instalacji i przyjętego scenariusza, dlatego nie należy przenosić wartości z jednego zakładu na drugi bez analizy technicznej.
Którą metodę wybrać w zależności od budżetu i czasu?
Poniższe zestawienie pokazuje typową kolejność oceny rozwiązań. Poziom inwestycji i potencjał redukcji są orientacyjne, ponieważ zależą od wieku urządzeń, skali zakładu, rodzaju procesu i emisyjności energii.
| Metoda | Poziom inwestycji | Czas wdrożenia | Efektywność redukcji |
|---|---|---|---|
| Efektywność energetyczna | Niski lub średni | Krótki lub średni | Niska do wysokiej, zależnie od stanu instalacji |
| Własne OZE i kontrakt PPA | Średni lub wysoki | Średni | Wysoka dla emisji związanych z zakupioną energią |
| Elektryfikacja procesu | Wysoki | Średni lub długi | Wysoka przy niskoemisyjnej energii |
| CCUS | Wysoki | Długi | Wysoka dla wybranych emisji procesowych |
Wysoki koszt CCUS trzeba porównywać nie tylko z kosztem energii, lecz także z przewidywanym kosztem emisji, wymaganiami odbiorców i ryzykiem utraty rynku. Instalacja może być uzasadniona w cementowni, ale niekoniecznie w zakładzie, który może osiągnąć podobną redukcję przez modernizację napędów i zmianę źródła energii.
Jak mierzyć postępy w zakładzie?
Bez wiarygodnych danych nie da się ocenić, czy inwestycja faktycznie ograniczyła emisję. Audyt energetyczny powinien obejmować bilans energii, identyfikację odbiorników o największym zużyciu, straty w instalacjach oraz zależność między produkcją a poborem energii. Warto równolegle prowadzić inwentaryzację emisji dla zakresów 1, 2 i 3, stosując spójne granice organizacyjne oraz metodę obliczeń.
Audyt nie jest wyłącznie kosztem. Jest mapą miejsc, w których zakład traci energię, pieniądze i potencjał redukcji emisji.
ISO 50001 porządkuje zarządzanie energią w sposób ciągły. Standard wymaga między innymi ustalenia polityki, celów, wskaźników, odpowiedzialności i sposobu monitorowania wyników. Sam certyfikat nie gwarantuje redukcji CO2, ale system pomaga utrzymać efekty po zakończeniu pojedynczego projektu i szybciej wykrywać odchylenia.
Jak wdrożyć strategię dekarbonizacji?
Plan powinien łączyć decyzje techniczne z finansowymi. Kolejność działań ogranicza ryzyko inwestowania w drogie technologie przed wykorzystaniem prostszych możliwości.
- Wykonaj audyt i inwentaryzację emisji – określ zużycie paliw, energii elektrycznej i ciepła oraz przypisz emisje do zakresów 1, 2 i 3.
- Wyznacz cele redukcyjne – połącz cele absolutne z emisyjnością jednostkową produktu, a w razie potrzeby oprzyj je na podejściu Science Based Targets.
- Zrealizuj projekty efektywnościowe – uszereguj je według potencjału redukcji, kosztu, czasu zwrotu i wpływu na ciągłość produkcji.
- Zmień miks energetyczny – przeanalizuj własne OZE, kontrakt PPA, elektryfikację oraz dostępność energii o niskiej emisyjności.
- Wdróż innowacje procesowe – w sektorach trudnych do dekarbonizacji rozważ nowe technologie cieplne, wodór lub CCUS, uwzględniając infrastrukturę i koszt całego cyklu życia.
Każdy etap powinien mieć właściciela, budżet, termin i miernik rezultatu. Takie podejście pozwala oddzielić faktyczną redukcję emisji od działań, które jedynie zmieniają sposób raportowania. Dla kadry zarządzającej najważniejszy jest nie pojedynczy projekt, lecz portfel inwestycji dopasowany do technologii zakładu, kosztu EU ETS, dostępności energii oraz wymagań odbiorców.
