The impact of measures aimed at reducing low-stack emission in Poland and on energy efficiency and the household emission of pollutants

According to the European Environment Agency (EEA 2018), air quality in Poland is one of the worst in Europe. There are several sources of air pollution, but the condition of the air in Poland is primarily the result of the so-called low-stack emissions from the household sector. The main reason for the emission of pollutants is the combustion of low-quality fuels (mainly low-quality coal) and waste, and the use of obsolete heating boilers with low efficiency and without appropriate filters. The aim of the study was to evaluate the impact of measures aimed at reducing low-stack emissions from the household sector (boiler replacement, change of fuel type, and thermal insulation of buildings), resulting from environmental regulations, on the improvement of energy efficiency and the emission of pollutants from the household sector in Poland. Stochastic energy and mass balance models for a hypothetical household, which were used to assess the impact of remedial actions on the energy efficiency and emission of pollutants, have been developed. The annual energy consumption and emissions of pollutants were estimated for hypothetical households before and after the implementation of a given remedial action. The calculations, using the Monte Carlo simulation, were carried out for several thousand hypothetical households, for which the values of the technical parameters (type of residential building, residential building area, unitary energy demand for heating, type of heat source) were randomly drawn from probability distributions developed on the basis of the analysis of the domestic structure of households. The model takes the coefficients of correlation between the explanatory variables in the model into account. The obtained results were multiplied so that the number of hypothetical households was equal to 14.1 million, i.e. the real number of households in Poland. The obtained results allowed for identifying the potential for reducing the emission of pollutants such as carbon dioxide, carbon monoxide, dust, and nitrogen oxides, and improving the energy efficiency as a result of the proposed and implemented measures, aimed at reducing low-stack emission, resulting from the policy. The potential for emissions of gaseous pollutants is 94% for CO, 49% for NO_x, 90% for dust, and 87% for SO₂. The potential for improving the energy efficiency in households is around 42%.

Celem pracy była ocena wpływu działań zmierzających do obniżenia niskiej emisji w gospodarstwach domowych (wymiana kotłów, zmiana rodzaju paliwa, docieplenie budynków) wynikających z regulacji prawnych w zakresie ochrony środowiska na poprawę efektywności energetycznej i emisję polutantów w sektorze gospodarstw domowych w Polsce. Zbudowano stochastyczne modele bilansu energii i masy dla hipotetycznego gospodarstwa domowego, które zostały wykorzystane do oceny efektywności energetycznej i emisji polutantów realizacji działań wynikających z prawodawstwa. Dla hipotetycznych gospodarstw domowych oszacowane zostało roczne zużycie energii i emisji polutantów przed wdrożeniem danej regulacji i po jej wdrożeniu. Wykorzystując symulację Monte Carlo obliczenia zostały przeprowadzone dla kilku tysięcy hipotetycznych gospodarstw domowych, dla których wartości parametrów technicznych (liczba osób w gospodarstwie, sposób przygotowania ciepłej wody użytkowej i ogrzewania budynku, rodzaj paliwa, wiek i klasa energetyczna budynku, powierzchnia i lokalizacja budynku) były losowane z rozkładów prawdopodobieństwa przygotowanych na podstawie analizy struktury krajowej gospodarstw domowych. Otrzymane wyniki zwielokrotniono tak, aby liczba hipotetycznych gospodarstw była równa 14,1 mln, tj. rzeczywistej liczbie gospodarstw domowych w Polsce. Otrzymane wyniki pozwoliły określić potencjał w zakresie ograniczenia emisji polutantów takich jak CO₂, CO, pyły oraz NO_x i poprawy efektywności energetycznej w wyniku proponowanych i realizowanych działań zmierzających do ograniczenia niskiej emisji wynikających z regulacji prawnych. Potencjał emisję zanieczyszczeń gazowych sięga ponad 94%, natomiast potencjał w zakresie poprawy efektywności energetycznej w gospodarstwach domowych wynosi około 42%.