ENERGIA ODPADOWA ODPOWIEDŹ CIEPŁOWNICTWA NA POLITYKĘ KLIMATYCZNĄ. Paweł Górski Magdalena Uliniarz ENERGOPROJEKT-KATOWICE SA

Transkrypt

1 ENERGIA ODPADOWA ODPOWIEDŹ CIEPŁOWNICTWA NA POLITYKĘ KLIMATYCZNĄ Paweł Górski Magdalena Uliniarz

2 WPROWADZENIE NOWOCZESNA I EFEKTYWNA ENERGETYCZNIE SIEĆ CIEPŁOWNICZA ELEMENTY NOWOCZESNEJ SIECI CIEPŁOWNICZEJ Akumulacja ciepła Otwarte sieci ciepłownicze UREGULOWANIA PRAWNE Efektywność energetyczna Mapa drogowa ciepłownictwa UE do 2050 Heating and Cooling Strategy CHŁODNICTWO SIECIOWE Rozwiązania techniczne Przykłady wdrożeń ENERGIA ODPADOWA Przemysłowa energia odpadowa Ciepło odpadowe ze ścieków 2

3 UREGULOWANIA PRAWNE

4 EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA Dyrektywa Parlamenty Europejskiego i Rady 2012/27/UE z dnia 25 października 2012 r. w sprawie efektywności energetycznej w tym ARTYKUŁ 14 o efektywność ogrzewania i chłodzenia. EFEKTYWNY SYSTEM CIEPŁOWNICZY I CHŁODNICZY system, w którym do produkcji ciepła lub chłodu wykorzystuje się w co najmniej 50% energię ze źródeł odnawialnych, lub w co najmniej 50% ciepło odpadowe, lub w co najmniej 75% ciepło pochodzące z kogeneracji, lub w co najmniej 50% wykorzystuje się połączenie takiej energii i ciepła. Państwa członkowskie zobowiązane są do dokonania kompleksowej oceny zastosowania wysokosprawnej kogeneracji i efektywnych systemów ciepłowniczych i chłodniczych, w tym opracować strategię działania do roku 2020 i 2030 mającą na celu wykorzystanie zidentyfikowanego potencjału w zakresie kogeneracji, rozwoju sieci oraz wykorzystania ciepła odpadowego. 4

5 MAPA DROGOWA CIEPŁOWNICTWA W EU DO 2050 WNIOSEK: Centralne zaopatrzenie w ciepło może odegrać znaczącą rolę w systemie energetycznym EU-27 oraz posiada potencjał umożliwiający osiągnięcie celu, jakim jest przejście do modelu gospodarki niskoemisyjnej. GŁÓWNE KIERUNKI ROZWOJOWE: rozwój kogeneracji, wykorzystanie odpadów komunalnych w technologii termicznej utylizacji odpadów (waste-to-heat), wykorzystanie zasobów ciepła odpadowego w przemyśle oraz potencjału geotermii i technologii solarnych. Rysunek 1 Potencjał energii odpadowej w krajach UE Źródło: 5

6 HEATING AND COOLING STRATEGY Komisja Europejska w planie pracy na rok 2015 zawarła prace nad dokumentem EU Heating and Cooling Strategy. Dokument ten, którego pierwsza prezentacja zapowiadana jest na drugą połowę 2015 jest próbą uregulowania rynku, dotychczas pozostającego poza głównym nurtem zainteresowań EU z uwagi na swoją lokalną charakterystykę. 6

7 PRZEMYSŁOWA ENERGIA ODPADOWA

8 POTENCJAŁ Wykorzystanie przemysłowej energii odpadowej nie jest tematem nowym. W obecnych uwarunkowaniach związanych z dążeniami Unii Europejskiej do zrównoważonego rozwoju oraz nacisku jaki kładzie na kwestię efektywności energetycznej, nabiera on nowego znaczenia. Rysunek 1 Rozmieszczenie większych zakładów przemysłowych na terenie EU Źródło: 8

9 PRZEMYSŁ CUKROWNICZY Przykładem przemysłu mającego potencjał synergii z ciepłownictwem jest przemysł cukrowniczy. Możliwe źródła energii cieplnej: - odzysk ciepła oparów warnikowych i oparów saturacji; - odzysk ciepło z wyparek, koncentratorów i ciepło kondensatów; - ciepło z biogazowni produkujących biogaz z wysłodków, odłamków buraczanych oraz pozostałej odpadowej masy roślinnej; - wykorzystanie elektrociepłowni zakładowej poza kampanią cukrowniczą. Cukrownie w Polsce Źródło: 9

10 PRZEMYSŁ KOKSOWNICZY Nadmiarowy gaz koksowniczy W krajowych koksowniach obserwuje się intensywne działania na rzecz poprawy efektywności energetycznej oraz ochrony środowiska. Wiąże się to z utylizacją na cele energetyczne nadmiarowego gazu koksowniczego Suche chłodzenie koksu Największa pozycją w stratach procesu koksowania stanowi entalpia fizyczna koksu wypychanego z komór koksowniczych. Jego temperatura wynosi ok C i wymaga natychmiastowego gaszenia w celu minimalizacji strat upału. Tradycyjnie koks jest gaszony za pomocą intensywnego natrysku wodą (mokre gaszenie koksu). Strat tych można uniknąć poprzez zastosowanie instalacji suchego gaszenia koksu. Schemat ideowy instalacji suchego chłodzenia koksu. 10

11 PRZEMYSŁ PAPIERNICZY Postulaty dokumentu BAT dla przemysłu papierniczego można spełnić wykorzystując odzyskane ciepło z procesu zarówno do optymalizacji zużycia energii w układzie wytwarzania produktów papierniczych oraz w scentralizowanym systemie ciepłowniczym/chłodniczym wykorzystując odzysk energii na potrzeb wytwarzania ciepła lub chłodu. Lokalizacja zakładów papierniczych na terenie Polski Źródło: ASSOCIATION OF POLISH PAPERMAKRERS Łódź 2009 Boruszowice (1), Ciechanów (2), Czerwonak (3), Dąbrowica (4), Kawęczyn (5), Głuchołazy (6), Grudziądz (7), Jałowiec (8), Kaczory (9), Kalety (10), Klucze (11), Kolonowskie (12), Konstancin Jeziorna (13), Kostrzyn n/odrą (14), Krapkowice (15), Kwidzyn (16), Margońska Wieś (17), Mikołów (18), Miłków (19), Myszków (20), Olszewo (21), Oława (22), Orchówek (23), Ostrołęka (24), Pabianice (25), Piechowice (26), Pilchowice (27), Poznań (28), Rejowiec (29), Rudawa (30), Sadlno (31), Świecie (32), Świerzawa (33) Tarnówka (34), Tychy (35), Wadowice (36), Warszawa (37), Witnica (38), Włocławek (39), Wohyń (40), Żywiec (41), Niedomice (42). Pozostałe gałęzie przemysłu wykazujące potencjał synergii z ciepłownictwem to hutnictwo i przetwórstwo żelaza, stali oraz metali nieżelaznych, przemysł chemiczny i petrochemiczny, przemysł spożywczy i włókienniczy a także przemysł materiałów budowlanych (cementownie, huty szkła i materiałów ceramicznych). 11

12 CIEPŁO ODPADOWE ZE ŚCIEKÓW

13 ROZWIĄZANIA TECHNICZNE Ścieki komunalne niosą w sobie duże ilości niskotemperaturowego ciepła odpadowego ODZYSK CIEPŁA REALIZOWANY MOŻE BYĆ: bezpośrednio na instalacji odbiorcy ciepła, zmniejszając tym samym zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową, na zbiorczym kolektorze ściekowym, za oczyszczalnią ścieków na kolektorze odprowadzającym ścieki do odbiornika. Możliwości odzysku energii z wody odpadowej Źródło: SwissEnergy 2005 Kanał ściekowy ze zintegrowanym wymiennikiem Źródła: 13

14 PRAKTYCZNE APLIKACJE Mechaniczno-biologiczno-chemiczna oczyszczalnia ścieków w Helsinkach obsługuje 800 tyś mieszkańców stolicy oraz okolicznych miejscowości, generujących roczny strumień ścieków wynoszący ok. 100 milionów metrów sześciennych (280 tyś. m 3 /d; max. 800 tyś. m 3 /d). W instalacji produkowane jest 90 MWt mocy cieplnej (w sezonie zimowym) oraz 60 MWt mocy chłodniczej (w sezonie letnim). Maksymalna uzyskiwana temperatura wody grzewczej to 88 C. Viikinmaki sewage treatment plant Źródło: 14

15 DISTRICT COOLING CHŁODNICTWO SIECIOWE

16 TYPOWE ROZWIĄZANIA DISTRIC COOLING TURBINY PAROWE CHŁODZIARKI ABSORPCYJNE JEZIORA, RZEKI, MORZA ELEKTRYCZNE AGREGATY CHŁODNICZE 16

17 TYPOWE ROZWIĄZANIA TECHNOLOGIA PALIWO, TECHNOLOGIA KONWERSJI CHARAKTERYSTYKA PROFITY PRZYKŁADY ELEKTRYCZNE AGREGATY CHŁODNICZE paliwo: prąd technologia: agregat chłodniczy ciągła konieczność dostarczania prądu wyższy współczynnik COP od typowych klimatyzatorów czynnik chłodniczy o znacznie niższym szkodliwym oddziaływaniu na środowisko w stosunku do klimatyzatorów największa sieć ciepłownicza w Paryżu moc 456 MWth DARMOWE CHŁODZENIE paliwo: woda oceaniczna, rzeczna, jeziorna zimno odpadowe z układów/terminali LNG technologia: wymienniki ciepłownicze w zależności od wybranej instalacji istnieje ograniczenie sezonowości układu ograniczenia po stronie uzyskania pozwoleń na budowę przy dużym zapotrzebowaniu na chłód konieczność rezerwacji innym źródłem możliwość wykorzystania jednostek redukcyjnych do obniżenia emisji CO 2 korzyści po stronie jednostek wytwórczych spłaszczenie krzywej popytowej w godzinach szczytu brak czynników chłodniczych o negatywnym oddziaływaniu na środowisko TORONTO wykorzystanie chłodu z jeziora Ontario PORT LOUIS chłodzenie z wykorzystanie wody morskiej (głębokość poboru 1000 m.p.p.m) CHŁODNICTWO ABSORPCYJNE NAPĘDZANE CIEPŁEM ODPADOWYM paliwo: ciepło odpadowe z spalanie odpadów, procesów przemysłowych, elektrowni lub elektrociepłowni technologia: absorbcja wykorzystanie ciepła odpadowego niesie ze sobą dodatni efekt podwyższenia efektywności energetycznej technologii podstawowej możliwość skompilowania układu jako tri-generacja tj. produkcja ciepła, chłodu oraz energii elektrycznej zapotrzebowanie na ciepło jest sezonowe, generacja chłodu może być dodatkowym zyskiem dla układów CHP w okresie lata brak czynników chłodniczych o negatywnym oddziaływaniu na środowisko LONDYN park olimpijski wykorzystanie tri-generacji do zasilania obiektów 17

18 ROZWIĄZANIA SPRZYJAJĄCE WYKORZYSTANIU ENERGII ODPADOWEJ

19 AKUMULACJA CIEPŁA AKUMULATOR CIEPŁA układ krótkiego okresu wykorzystania układ długiego okresu wykorzystania Współpraca akumulatora ciepła z blokami (Nowa Energia 3/2009). 19

20 AKUMULACJA CIEPŁA ROLA AKUMULATORA CIEPŁA zwiększenie produkcji energii elektrycznej w godzinach szczytu bufor ciepła źródło awaryjne 20

21 OTWARTA SIEĆ CIEPŁOWNICZA konkurencja sieć ciepłownicza rynek Pionierem tej idei stała się Szwecja, która w Sztokholmie przy udziale Fortum stworzyła warunki techniczne i ekonomiczne do pierwszej instalacji pilotażowej otwartej sieci ciepłowniczej (dystrybucja chłodu i ciepła) OTWARTA SIEĆ CIEPŁOWNICZA 21

22 OTWARTA SIEĆ CIEPŁOWNICZA Modele finansowe/rynkowe jakie wprowadzono w Sztokholmie: I. Open District Heating Spot jest to cena oferowana na rynku zależna od temperatury zewnętrznej dotyczy głównie dostawców energii do sieci względem odbiorców na linii zasilania opcja głównie dla podmiotów o nieregularnej charakterystyce wytwarzanie ciepła i/lub chłodu. II. Open District Heating Return jest to cena oferowana na rynku zależna od temperatury zewnętrznej dotyczy głównie dostawców energii do sieci względem odbiorców na linii powrotu (tzw. energia drugiej kategorii). III. Open District Heating Call jest to cena oferowana w kontrakcie/umowie oraz na rynku zależna od temperatury zewnętrznej podmiot wytwarzający jest zobowiązany do wytworzenia danej ilości ciepła zadeklarowanej w danym czasie ( sprzedaż energii w pasku ) opcja głównie dla podmiotów o przewidywalnym i stałym charakterystyce wytwarzanie ciepła. IV. Open District Cooling Call jest to cena oferowana w kontrakcie/umowie oraz na rynku zależna od temperatury zewnętrznej podmiot wytwarzający jest zobowiązany do wytworzenia danej ilości chłodu zadeklarowanej w danym czasie ( sprzedaż energii w pasku ) opcja głównie dla podmiotów o przewidywalnym i stałym charakterystyce wytwarzanie chłodu. 22

23 OTWARTA SIEĆ CIEPŁOWNICZA 23

24 PODSUMOWANIE Inwestycje w nowoczesne ciepłownictwo, dziś niejednokrotnie postrzegane jako niepotrzebne, mogą zaprocentować w przyszłości gdy niezbędnym stanie się sprostanie europejskim wymogom środowiskowym. Działania dążące do budowy nowoczesnej infrastruktury ciepłowniczej mają obecnie szansę realizacji przy wsparciu Unii Europejskiej. Osiągniecie celu jakim jest budowa nowoczesnej i wysokosprawnej infrastruktury ciepłowniczej wymaga zmiany podejścia z właścicielskiego na kompleksowy. Przykłady rozwiązań wypracowanych przez pionierów w dziedzinie nowoczesnego ciepłownictwa wyznaczają potencjalne kierunki działań możliwe do implementacji również w warunkach polskich w przypadku zaistnienia sprzyjającego otoczenia prawno-ekonomicznego. 24

25 DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ