Dronem w dym - górnośląskie innowacje antysmogowe

Krótki opis rozwiązania

W Katowicach trwa szereg inicjatyw, łączących tradycyjne i nowatorskie podejścia do walki ze smogiem. W 2019 roku ukończono tworzenie największego w Polsce systemu monitorowania zanieczyszczenia powietrza¹. W ramach europejskiego projektu AWAIR², w stolicy Górnego Śląska zamontowano sieć czujników oraz ekranów, zlokalizowanych w budynkach i instytucjach użyteczności publicznej, na których prezentowane są stężenia pyłów PM10 i PM2,5 (pomiary z najbliższych stacji Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska) oraz indeks jakości powietrza³. Od 2018 roku władze miasta prowadzą też współpracę z Gliwicami, Instytutem Chemicznej Przeróbki Węgla i partnerem technologicznym, wdrażając bezzałogowe statki powietrzne (BSP), tzw. drony do kontroli składu chemicznego dymu pochodzącego z kominów gospodarstw domowych, usprawniając proces wykrywania przypadków łamania przepisów antysmogowych⁴. Ponadto prowadzone są prace nad rozszerzeniem projektu ZONE⁵, tj. bazy inwentaryzacyjnej systemów grzewczych - dotąd program prowadzony był pilotażowo w jednej z dzielnic, zaś zinwentaryzowanie całego miasta ma nastąpić w 2020 roku⁶. Katowice planują też stworzenie bazy największych “trucicieli”, czyli gospodarstw domowych, które emitują największą ilość zanieczyszczeń, a następnie doprowadzenie do zmiany paliwa bądź wymiany kotłów przez ich właścicieli⁷. Ostatnią składową działań miasta jest program dofinansowania wymiany kotłów bezklasowych (niespełniających miejskich wymogów) na ogrzewanie gazowe bądź elektryczne, oraz działania wymierzone w walkę z ubóstwem energetycznym - w tym pełne dofinansowanie na wymianę źródła ogrzewania, w szczególnych przypadkach obejmujące wkład własny⁸.

Problem

• Zjawisko smogu - Katowice wśród 15 najbardziej zanieczyszczonych miast w Polsce⁹
• Brak systemu pozwalającego na prognozowanie zanieczyszczenia powietrza i reagowanie na jego wystąpienie z wyprzedzeniem
• Nieefektywność tradycyjnych kontroli palenisk przez Straż Miejską
• Występowanie analfabetyzmu energetycznego/środowiskowego - brak świadomości o skutkach użytkowania kotłów bezklasowych i emisji zanieczyszczeń powietrza
• Ogrzewanie części domów niskojakościowymi paliwami lub śmieciami
• Ubóstwo energetyczne części mieszkańców (brak środków na wymianę kotłów)

Szczegółowy opis rozwiązania

Katowice prowadzą kompleksową strategię eliminacji zanieczyszczeń powietrza, sprzężając wszystkie prowadzone przez miasto działania w ten sposób, by rezultaty jednych akcji stanowiły podstawę do rozpoczęcia następnych. Pierwszym krokiem jest dokładne rozpoznanie miejsc występowania zagrożenia,czyli smogu. Pomaga w tym sieć 127 czujników zainstalowanych na terenie całego miasta, które razem ze 154 ekranami prezentującymi dane na temat jakości powietrza wchodzą w skład śląskiej części programu AWAIR¹⁰. To największy tego typu system w Polsce - na kilometr kwadratowy przypada 0,77 stacji pomiarowej i 0,93 ekranu, które zbierają i prezentują informacje o stężeniach pyłów PM10, PM2,5, dane dotyczące wilgotności, temperatury i ciśnienia. Sieć rozmieszczono na budynkach użyteczności publicznej - szkołach, żłobkach, przedszkolach, przychodniach, domach kultury i ośrodkach sportowych¹¹. Informacje z systemu dostępne są na dedykowanej stronie internetowej - http://powietrze.katowice.eu/. Projekt został oparty na technologiach dostarczonych przez śląskie firmy - jedna z nich odpowiedzialna była za opracowanie oprogramowania, a druga za produkcję i instalację monitorów oraz czujników¹². Władze miasta planują w przyszłości wykorzystywać dane z systemu AWAIR do prognozowania jakości powietrza z wykorzystaniem Katowickiego Inteligentnego Systemu Monitoringu i Analiz (KISMiA) - aby z wyprzedzeniem ostrzegać mieszkańców przed pojawieniem się smogu, jego składzie i obszarze występowania¹³. Sieć sensorów pozwala też na identyfikację małych obszarów, które odznaczają się gorszą jakością powietrza niż w pozostałej części miasta. Dane z tych miejsc zostaną skoordynowane ze zgłoszeniami mieszkańców i historią wręczania mandatów za spalanie śmieci¹⁴. Będzie można też wysłać wyspecjalizowanego drona, który sprawdzi przyczyny takiego stanu rzeczy.

Katowickie drony antysmogowe stanowią modyfikację systemu obserwacyjnego FlyEye stosowanego przez Wojsko Polskie¹⁵. Pilotaż prowadzony jest w ramach programu DroneLAB Środowisko, inicjatywy mającej na celu stworzenie warunków do rozwoju branży BSP na Górnym Śląsku, ze szczególnym uwzględnieniem wdrożenia dronów do walki z zanieczyszczeniem środowiska na pierwszym etapie programu¹⁶. Wykorzystanie BSP w wykrywaniu łamania przepisów antysmogowych polega na analizie składu chemicznego dymu wydobywającego się z kominów gospodarstw domowych przez urządzenia zainstalowane na pokładzie drona¹⁷. Laserowy licznik rozsianych cząstek stałych umożliwia wykrycie w dymie etanolu amoniaku, chlorku wodoru, formaldehydu oraz pomiar PM10, PM2,5 i PM1, a otrzymane dane mogą wskazać na spalanie odpadów i innych niskojakościowych paliw, dając podstawę Straży Miejskiej do wykonania kontroli paleniska¹⁸. Po pełnym wdrożeniu, działanie systemu oparte zostanie o następujący schemat operacyjny: dron będzie skanował większe obszary miasta, informując operatora w przypadku wykrycia korzystania z niedozwolonych paliw - a ten z kolei przekaże podejrzenia funkcjonariuszom Straży Miejskiej, którzy udadzą się pod wskazany adres w celu potwierdzenia wyników i ewentualnego wystawienia mandatu¹⁹. Aby funkcjonowanie systemu było skuteczne i posiadało odpowiednie podstawy prawne, działania zostały podjęte również ze strony Urzędu Lotnictwa Cywilnego (ULC) - organu, którego kontroli podlegają loty statków powietrznych, w tym bezzałogowców. Żeby dostosować wymogi wykonywania operacji lotniczych z działaniami prośrodowiskowymi, nowelizacje przepisów ULC zniosły określenie wymogów dotyczących bezpiecznej odległości, na jaką dron może podlecieć do budynku. Aktualnie w gestii operatora pozostaje ocena, jak blisko do strumienia dymu potrzebuje skierować swój statek²⁰. Takie zastosowanie technologii BSP umożliwia tworzenie i aktualizację bazy “trucicieli”, następnego kroku w antysmogowej strategii.

Z informacji posiadanych przez katowicki ratusz wynika, że najczęstszymi “trucicielami” są użytkownicy starych, najgorszych kotłów, tzw. kotłów bezklasowych. W związku z tym miasto planuje lokalizację 100 palenisk emitujących największe zanieczyszczenia w każdej dzielnicy miasta i doprowadzenie do ich wymiany przez właścicieli²¹. W wytypowanych lokalizacjach zwiększona zostanie częstotliwość kontroli oraz intensyfikacja działań informacyjno-edukacyjnych, polegająca na przedstawieniu możliwości uzyskania dofinansowania na wymianę kotłów, pouczeniach o zakazie spalania śmieci czy zapoznanie z wymogami uchwały antysmogowej. W działania zostaną zaangażowani radni jednostek pomocniczych, kominiarze, audytorzy energetyczni i Straż Miejska²². Katowice przystąpiły do projektu ZONE - poprzez inwentaryzację miejskich źródeł ciepła stosowanych w ogrzewaniu wody i centralnym, władze uzyskają pełne zobrazowanie sytuacji, dzięki czemu będą w stanie efektywniej identyfikować obszary, które potrzebują dodatkowej pomocy w transformacji źródeł ogrzewania. Dane zostaną uzyskane m.in. poprzez informacje od beneficjentów udzielonych przez miasto dotacji, danych KZGM, współpracę z Korporacją Mistrzów Kominiarskich Województwa Śląskiego i wyników kontroli Straży Miejskiej²³.

W ramach solidarności społecznej i walki z ubóstwem energetycznym, gorzej sytuowani mieszkańcy górnośląskiej stolicy mogą również uzyskać dofinansowania na wymianę źródeł ciepła, zakup wysokojakościowych paliw i pokrycie kosztów ogrzewania elektrycznego bądź gazowego²⁴. W 2018 roku pomocą na zakup opału objęto 1363 rodziny na łączną kwotę 1,3 mln zł. Wypłacane są także zasiłki na dofinansowanie wkładu własnego, umożliwiając zmianę systemu grzewczego z opartego o węgiel na ekologiczny²⁵.

Liczbowo, katowicka walka ze smogiem przedstawia się następująco: w 2016 roku 17% inspekcji Straży Miejskiej stwierdziło spalanie odpadów, w 2018 roku było to już jedynie 3,3% (4429 kontroli). W 2019 roku (do października) funkcjonariusze przeprowadzili 1579 kontroli palenisk i odkryli 76 przypadków spalania odpadów - co przekłada się na wynik 4,8% - jednak pozornie negatywne odwrócenie trendu może mieć związek z wdrożeniem nowej technologii BSP, podnoszącej wykrywalność, a zatem zwiększającej skuteczność działań Straży Miejskiej

Dane Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska z Katowic wskazują, że działania władz przekładają się na istotną poprawę warunków. W trzecim kwartale 2019 roku Katowice odnotowały najlepszą uśrednioną jakość powietrza w historii pomiarów - wskaźnik stężenia pyłu PM10 wyniósł niespełna 33 mikrogramy na metr sześcienny, podczas gdy w 2018 roku było to 38 μg/m3, a w 2017 roku ponad 41 μg/m3²⁶. Ponadto w 2019 roku Katowice wygrały, po raz drugi z rzędu, ranking na najbardziej ekologiczne miasto w Polsce pod względem realnych działań podejmowanych przez władze²⁷.