NOWOCZESNE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA I PRZESYŁANIA ENERGII

Transkrypt

1 NOWOCZESNE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA I PRZESYŁANIA ENERGII Waldemar Kamrat Politechnika Gdańska/GK ENERGA XII Konferencja Energetyka przygraniczna Polski i Niemiec Sulechów, r.

2 Scenariusze rozwoju energetycznego

3 Krajowe zapotrzebowanie na finalną energię elektryczną w okresie ,TWh

4 Państwa o największych zasobach węgla kamiennego [mld ton] Źródło: BGR 2013 Zasoby węgla kamiennego w Polsce stanowią 81,6% zasobów UE.

5 Państwa o największych zasobach węgla brunatnego [mld ton] Źródło: BGR 2013 Zasoby węgla brunatnego w Polsce stanowią 8% zasobów UE.

6 Państwa w UE o największych zasobach gazu ziemnego [mld m 3 ] 1. Holandia Wielka Brytania Niemcy Rumunia Polska Włochy Dania 43 Źródło: BGR 2013 Zasoby gazu ziemnego w Polsce stanowią 4,5% zasobów UE.

7 Wydobycie surowców energetycznych w Polsce na tle krajów UE Węgiel kamienny 79,6 mln ton (1), Węgiel brunatny 64,3 mln ton (2), Gaz ziemny 4,5 mld m 3 (7). Źródło: BGR 2013

8 Warianty możliwości podaży węgla kamiennego energetycznego do 2050 r.,mln ton Źródło: na podstawie Gawlik L. (red.), 2014

9 Warianty możliwości podaży węgla brunatnego do 2050 r., mln ton Źródło: na podstawie Gawlik L. (red.), 2014

10 Wniosek ogólny Krajowa baza zasobowa może zabezpieczyć podaż węgla kamiennego i brunatnego dla energetyki w perspektywie 2050 r. i tym samym zapewnić wysoką pozycję Polski w rankingu krajów UE pod względem zależności od importu surowców energetycznych (scenariusz REF)

11 Dylematy rozwoju elektroenergetyki Konkurencja w obszarze paliw i technologii Uwarunkowania ekologiczne Nakłady i koszty w energetyce Technologie energetyczne/przełom technologiczny

12 TWh Racjonalna struktura paliwowa produkcji energii elektrycznej w polskim systemie energetycznym Inne paliwa Energia słoneczna Energia wiatru Energia wodna Biogas Biomasa Paliwo Jądrowe Olej opałowy Gaz ziemny Węgiel kamienny Węgiel brunatny

13 Perspektywy rozwoju potencjału wytwórczego energetyki nowy blok na węgiel kamienny; nowy blok na węgiel brunatny; węglowy blok energetyczny z ciśnieniowym kotłem fluidalnym; blok ze zintegrowanym zgazowaniem węgla oraz utylizacją CO2; blok na węgiel kamienny z instalacją usuwania CO2 ; blok na węgiel brunatny z instalacją usuwania CO2 ; blok gazowo-parowy na gaz ziemny; źródła rozproszone ze skojarzoną produkcją energii elektrycznej i ciepła z gazu; małe elektrownie wodne; fotowoltaika; solarne technologie wysokotemperaturowe; elektrownie wiatrowe; technologie wykorzystujące biomasę; elektrownie geotermalne; elektrownie jądrowe.

14 Uśrednione zdyskontowane koszty wytwarzania energii elektrycznej i ich struktura dla niektórych elektrowni przewidzianych do uruchomienia ok roku i typowych warunków pracy w systemie, w Euro 2012 /MWh

15 Wybór technologii reaktorów jądrowych Obecnie oferowane są przede wszystkim reaktory lekkowodne (LWR), ciśnieniowe (PWR) i wrzące (BWR), które dominują w EJ eksploatowanych i budowanych (ponad 80%). Francuska firma AREVA oferuje reaktor ciśnieniowy EPR dla bloku o mocy MW. Z tymi reaktorami są lub będą budowane EJ w Finlandii, Francji, Chinach i Wielkiej Brytanii. Amerykańska firma Westinghouse oferuje reaktor AP1000 dla EJ o mocy ok MWe. Reaktory tego typu są obecnie budowane w Chinach i USA. Koncern GE Hitachi oferuje dostawę EJ z reaktorami wrzącymi typ ABWR o mocy 1350 MW i reaktorami ESBWR o mocy 1535 MW. Koreański koncern KHNP oferuje reaktor APR-1400 dla EJ o mocy 1400 MW. Rosja oferuje reaktory AES 92&91 dla EJ o mocy 1000 MWe i AES 2006 dla EJ o mocy 1200 MWe. Kanadyjska firma AECL oferuje obecnie reaktory ACR 1000 będące rozwinięciem technologii Candu.

16 Scenariusze rozwoju-perspektywa 30-letnia(1) Węglowodory dalej będą dominowały w transporcie: - wydobycie ze znanych złóż / ciężkie piaski / biopaliwa / Coal To Liquids / Gas To Liquids ; - wzrost sprawności samochodów co najmniej dwukrotny ; - samochody na wodór ciągle wymagają badań ; - zadanie optymalizacyjne: niski koszt i bezpieczeństwo i emisje; - bariery techniczne i ekonomiczne w dystrybucji tego paliwa / magazynowania / trwałości ogniw paliwowych

17 Scenariusze rozwoju-perspektywa 30-letnia(2) - węgiel (zasoby) i gaz (czyste spalanie) dalej będą głównymi źródłami energii w elektrociepłowniach; - udział energii nuklearnej będzie wzrastał; - źródła odnawialne będą częścią mixu energetycznego w skali globalnej; - nastąpi zmniejszenie energochłonności gospodarki; - emisja i koncentracja CO 2 będzie wzrastała

18 Czyste technologie węglowe(1) Rys. FutureGen 2.0, niemal zeroemisyjna elektrownia węglowa. Planowane uruchomienie 2017 rok

19 Czyste technologie węglowe(2) Miejsce: Meredosia/Illinois Technologia: oxyspalanie Wychwyt 90% CO 2 Czystsze od bloku gazowego Niższy koszt wychwytu CO 2 od metod postcombustion 275 MW FutureGen 2.0: American dream o zeroemisyjnym węglu Wychwyt: SO 2-99%, Hg - 90% (2010 rok), 95%, (2020 rok); Emisja tlenków azotu NO x : 2 ppm

20 Materiały i wzrost sprawności IGCC - Itegrated gasification combined cycle IGFC - Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle A-USC - Advanced ultra super critical power generation

21 Zgazowanie nośników

22 Węgiel Globalny rynek energii Ciepło Elektryczność Gaz przemysłowy SNG sieciowe LNG Wychwyt CO 2 Zgazowanie i konwersja węgla Etanol, metanol, DME, nawozy, amoniak, mocznik Diesel Paliwa samolotowe Pył - paliwo do silnika Wodór

23 światło Woda Karbohydraty Tlen Sprawność procesu fotosyntezy = 3%-6%.

24 CO 2 szansą Sztuczna fotosynteza (prof. D.Nazimek) Katalizator Sztuczna fotosynteza 15% metanolu w wodzie Separacja metanolu Koszt produkcji z gazu: metanol 40 gr/litr Koszt produkcji ze sztucznej fotosyntezy: metanol 11 gr/litr, benzyna gr/litr Proces MTG (methanol to gasoline)

25 Prawdopodobna daleka przyszłość Energia fuzji 1 kg wody morskiej = energii spalania 300 kg benzyny

26 Wszechświat dysponuje jednym źródłem energii Plazma wysokotemperaturowa - ITER

27 Odpowiedź na zagrożenia - nowe technologie energetyczne Plazma wysokotemperaturowa - ITER Lokalizacja : Cardache, Francja moc wyjściowa : 500 MW uruchomienie reaktora badawczego : 2016 r. zastosowanie komercyjne : około 2045 r. zużycie paliwa : 16 kg trytu przez 20 lat

28 Współczesne trendy w budowie linii WN i NN Nowoczesne konstrukcje wsporcze Układy izolacji i przewody robocze Trakty światłowodowe Osprzęt liniowy Kierunki rozwoju

29 Współczesne rozwiązania konstrukcji wsporczych

30 Cechy charakterystyczne rozwiązań Kolumna słupa złożona z typowych sekcji( dł. 9-15m ) Większa wytrzymałość konstrukcji (alloy steel ) Zastosowanie : linie 69kV do 500kV Mniejsze fundamenty, mniej komponentów i lepsze rozstawienie torów

31 Układy techniczne rozwiązań Typ sylwetki - tangent, angle, dead-end Tory - pojedyncze, podwójne, wielotorowe

32 Układy techniczne rozwiązań (cd) Konfiguracja : single pole, H-frame, Y-frame, X-frame, 3-pole structure

33 Przykładowe rozwiązania Rozwiązania techniczne konstrukcji

34 Przykładowe rozwiązania (cd)

35 Przykładowe rozwiązania (cd)

36 Przykładowe rozwiązania (cd)

37 Przykładowe rozwiązania (cd)

38 Przykładowe rozwiązania (cd)

39 Przykładowe rozwiązania (cd)

40 Przykładowe rozwiązania (cd)

41 Przykładowe rozwiązania (cd)

42 Przykładowe rozwiązania (cd)

43 Przykładowe rozwiązania(cd)

44 Stacje A-frame, H-frame

45 Struktura stacji

46 Zakończenie Nie ma i w najbliższych dziesięcioleciach nie będzie jednej dominującej technologii energetycznej w rozwoju bazy paliwowej dla sektora energetycznego należy być przygotowanym na umiejętność wykorzystania całego spektrum dostępnych i dobrze opanowanych rozwiązań technicznych: od czystej energetyki węglowej, poprzez rozwijającą się energetykę odnawialną, aż po energetykę jądrową czy wodorową. Wybór konkretnych rozwiązań inwestycyjnych będzie wynikał tylko i wyłącznie z rachunku ekonomicznego i wzajemnej konkurencji poszczególnych paliw i technologii

47 Bibliografia Duda M.: Rozwój energetyki jądrowej w Polsce. W:[Doświadczenia i wyzwania rynku energii, pod red. W. Kamrata].Konferencja REE 2014 Kamrat W.: Dylematy rozwoju energetyki. W:[Doświadczenia i wyzwania rynku energii, pod red. W. Kamrata]. Konferencja REE 2014 Kaliski M./Szurlej A.: Baza zasobowa dla energetyki do 2050 roku. W:[Doświadczenia i wyzwania rynku energii, pod red. W.Kamrata]. Konferencja REE 2014 Lichota J.: Jutro energetyki-scenariusze rozwoju,wykład habilitacyjny, PWr, 2014 Materiały źródłowe Valmont Polska/USA

48 Dziękuję za uwagę