Changing requirements for air emission monitoring and reporting in energy production
Heino, Emilia (2021)
Diplomityö
Heino, Emilia
2021
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202103319073
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202103319073
Tiivistelmä
Emission monitoring and reporting is needed to limit emissions from combustion plants, which remain the greatest source of electricity in the European Union (EU). The purpose of this master’s thesis was to clarify the requirements for air emission monitoring and reporting in the EU, focusing on recently published requirements. The new requirements addressed in this study were the Best Available Techniques (BAT) Reference Documents for Large Combustion Plants (LCP) and Waste Incineration (WI) and the standard EN 17255-1, which is the first standard to define minimum requirements for emission data acquisition and handling systems. The study was done in cooperation with Valmet Automation, which offers emission monitoring and reporting systems (EMRS) for power plants. The main objective of the study was to ensure that Valmet’s solutions comply with the latest requirements.
The study aimed to clarify the implementation of the requirements and to find out about local interpretations in discussions with Finnish authorities. Also, an operator survey was conducted in order to find out operators’ views and needs on the requirements. The discussions with the authorities clarified that the standard EN 17255-1 is not yet included in legislative requirements in Finland. The study stated that the requirements of the standard are not entirely unambiguous, but its implementation is important in harmonizing emission reporting in the EU. The study analyzed calculation results according to the standard’s calculation principles in comparison to those acquired by the Valmet DNA WI Emission Reporting solution. The biggest differences in results appeared in periods when the operation mode of the plant changed. The difference was due to the calculations’ different validation rules for determining whether a period is reportable or unreportable. Results during normal operation did not differ remarkably.
The updated LCP BAT conclusions were implemented to the Valmet EMRS. Based on the discussions with the authorities, the implementation was done so that the BAT-associated emission limits are monitored simultaneously with the limits of the Industrial Emissions Directive. The solution calculates all the necessary values for compliance monitoring with emission limit values and displays them on daily, monthly and yearly reports. Emissions during Other Than Normal Operating Conditions (OTNOC) are excluded from compliance monitoring. Information of the OTNOC events is recorded to the database and displayed on a summary report. Päästöjen valvontaa ja raportointia tarvitaan rajoittamaan päästöjä polttolaitoksista, jotka ovat yhä Euroopan Unionin (EU) suurin sähköntuotantomuoto. Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää ilmapäästöjen valvonnan ja raportoinnin vaatimukset EU:ssa, keskittyen hiljattain julkaistuihin vaatimuksiin. Työssä käsitellyt uudet vaatimukset olivat parhaiden käyttökelpoisten tekniikoiden (BAT) vertailuasiakirjat suurille polttolaitoksille (LCP) ja jätteenpoltolle (WI) sekä standardi EN 17255-1, joka on ensimmäinen standardi päästödatan keruu- ja käsittelyjärjestelmille. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Valmet Automationin kanssa, joka tarjoaa päästöjen valvonta- ja raportointisovelluksia voimalaitoksille. Työn päätavoite oli varmistaa, että Valmetin sovellukset noudattavat viimeisimpiä vaatimuksia.
Tutkimuksessa pyrittiin saamaan tietoa vaatimusten toteutuksesta ja paikallisista tulkinnoista yhteistyössä Suomen viranomaisten kanssa. Työn puitteissa tehtiin myös kyselykartoitus, jolla pyrittiin selvittämään toiminnanharjoittajien näkemyksiä ja tarpeita vaatimuksiin liittyen. Viranomaisten kanssa pidetyissä keskusteluissa saatiin selville, että standardi EN 17255-1 ei vielä sisälly lainvoimaisiin vaatimuksiin Suomessa. Tutkimuksessa todettiin, että standardin vaatimukset eivät ole täysin yksiselitteisiä, mutta sen täytäntöönpano on tärkeää päästöraportoinnin yhdenmukaistamiseksi EU:ssa. Tutkimuksessa analysoitiin standardin laskentaperiaatteiden mukaisesti saatuja laskentatuloksia verrattuna Valmet DNA WI Emission Monitoring -sovelluksen tuloksiin. Analyysissä selvisi, että tulosten suurimmat erot ilmenevät ajotilanteiden muuttuessa, sillä laskennoilla on erilaiset säännöt ajanjakson hyväksymiseksi raportointiin. Normaaliajossa laskentojen tulokset eivät eronneet merkittävästi.
Päivitettyjen LCP BAT-päätelmien vaatimukset toteutettiin Valmetin päästö-raportointisovelluksiin. Viranomaisten kanssa käytyjen keskustelujen pohjalta toteutus tehtiin niin, että BAT raja-arvoja seurataan teollisuuspäästödirektiivin raja-arvojen kanssa samanaikaisesti. Sovellus laskee kaikki tarvittavat arvot raja-arvotarkkailua varten ja tallentaa ne vuorokausi-, kuukausi- ja vuosiraporteille. Muiden kuin normaaliajotilanteiden (OTNOC) aikana tuotetut päästöt eivät sisälly raja-arvotarkkailuun. Tiedot OTNOC-tilanteista talletetaan tietokantaan ja esitetään yhteenvetoraportilla.
The study aimed to clarify the implementation of the requirements and to find out about local interpretations in discussions with Finnish authorities. Also, an operator survey was conducted in order to find out operators’ views and needs on the requirements. The discussions with the authorities clarified that the standard EN 17255-1 is not yet included in legislative requirements in Finland. The study stated that the requirements of the standard are not entirely unambiguous, but its implementation is important in harmonizing emission reporting in the EU. The study analyzed calculation results according to the standard’s calculation principles in comparison to those acquired by the Valmet DNA WI Emission Reporting solution. The biggest differences in results appeared in periods when the operation mode of the plant changed. The difference was due to the calculations’ different validation rules for determining whether a period is reportable or unreportable. Results during normal operation did not differ remarkably.
The updated LCP BAT conclusions were implemented to the Valmet EMRS. Based on the discussions with the authorities, the implementation was done so that the BAT-associated emission limits are monitored simultaneously with the limits of the Industrial Emissions Directive. The solution calculates all the necessary values for compliance monitoring with emission limit values and displays them on daily, monthly and yearly reports. Emissions during Other Than Normal Operating Conditions (OTNOC) are excluded from compliance monitoring. Information of the OTNOC events is recorded to the database and displayed on a summary report.
Tutkimuksessa pyrittiin saamaan tietoa vaatimusten toteutuksesta ja paikallisista tulkinnoista yhteistyössä Suomen viranomaisten kanssa. Työn puitteissa tehtiin myös kyselykartoitus, jolla pyrittiin selvittämään toiminnanharjoittajien näkemyksiä ja tarpeita vaatimuksiin liittyen. Viranomaisten kanssa pidetyissä keskusteluissa saatiin selville, että standardi EN 17255-1 ei vielä sisälly lainvoimaisiin vaatimuksiin Suomessa. Tutkimuksessa todettiin, että standardin vaatimukset eivät ole täysin yksiselitteisiä, mutta sen täytäntöönpano on tärkeää päästöraportoinnin yhdenmukaistamiseksi EU:ssa. Tutkimuksessa analysoitiin standardin laskentaperiaatteiden mukaisesti saatuja laskentatuloksia verrattuna Valmet DNA WI Emission Monitoring -sovelluksen tuloksiin. Analyysissä selvisi, että tulosten suurimmat erot ilmenevät ajotilanteiden muuttuessa, sillä laskennoilla on erilaiset säännöt ajanjakson hyväksymiseksi raportointiin. Normaaliajossa laskentojen tulokset eivät eronneet merkittävästi.
Päivitettyjen LCP BAT-päätelmien vaatimukset toteutettiin Valmetin päästö-raportointisovelluksiin. Viranomaisten kanssa käytyjen keskustelujen pohjalta toteutus tehtiin niin, että BAT raja-arvoja seurataan teollisuuspäästödirektiivin raja-arvojen kanssa samanaikaisesti. Sovellus laskee kaikki tarvittavat arvot raja-arvotarkkailua varten ja tallentaa ne vuorokausi-, kuukausi- ja vuosiraporteille. Muiden kuin normaaliajotilanteiden (OTNOC) aikana tuotetut päästöt eivät sisälly raja-arvotarkkailuun. Tiedot OTNOC-tilanteista talletetaan tietokantaan ja esitetään yhteenvetoraportilla.