Praktyczne zastosowanie technologii w dziedzinie OZE-biomasa.

Transkrypt

1 Praktyczne zastosowanie technologii w dziedzinie OZE-biomasa. Polish Wood Cluster Tomasz Sumera (+48) tomasz.sumera@op.pl

2 Projekty złożeń do planu zaopatrzenia w ciepło energię elektryczną i paliwa gazowe

3 A Majdan Królewski (Podkarpacie) B-Dąbrowa Tarnowska, C-Wojnicz (Małopolska) D- Wielowieś (Śląsk)

4 Gmina Wielowieś: Moc grzewcza: Zużycie energii:

5 Struktura zużycia energii cieplnej i struktura paliw w gminie Wielowieś: Zużycie na C.O. 78,2%. CWU 14,3% Największy udział w bilansie cieplnym Gminy ma węgiel na poziomie 74,1%. Biomasa stanowi ok. 15%

6 Struktura zużycia energii w Gminie Majdan Królewski Zużycie na C.O. 72,0%. CWU 18,3% Największy udział w bilansie cieplnym Gminy ma węgiel na poziomie 56,6% Biomasa stanowi ok. 25%

7 Analiza SWOT rozwoju Ekoenergetyki Gminy Wielowieś: Na podstawie analizy SWOT uwidacznia się kierunek, na jaki powinna być nastawiona strategia rozwoju ekoenergetyki w gminie. Szczególne znaczenie dla gminy Wielowieś maja następujące mocne strony wynikające z uwarunkowań geograficznych: dostęp do biomasy. Z uwagi na rolniczy charakter gminy i znaczna powierzchnie upraw zbóż, możliwe byłoby wykorzystanie biomasy rolnej (dotyczy to głównie gospodarstw rolnych, które mogłyby wykorzystywać słomę do celów ekoenergetycznych). dogodne warunki wiatrowe na terenie gminy. Wykorzystanie tego źródła energii odnawialnej jest uzasadnione, ze względu na dogodność warunków wiatrowych, co wpłynie na proekologiczny wizerunek gminy.

8 Gmina Wielowieś Lokalna biomasa daje możliwość pokrycia ok. 50% potrzeb grzewczych na terenie gminy

9 Gmina Majdan Królewski Typ źródła biomasy Ilość masy [t/a] Surowcowa ilość energii [GJ/a] uprawy roślin energetycznych 485, słoma 436, siano 150, drewno z gospodarki leśnej 7512, drewno z gospodarki sadowniczej 50,0 686 drewno z przycinki drzew przydrożnych 574, suma 76817, Lokalna biomasa daje możliwość pokrycia ponad 400% aktualnych potrzeb grzewczych na terenie gminy

10 W ustawie z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne (Dz. U. z 2006 r. Nr 89, poz. 625, z późn. zm.9)) wprowadza się następujące zmiany: Art Wójt (burmistrz, prezydent miasta) opracowuje projekt założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe, zwany dalej projektem założeń. 2. Projekt założeń sporządza się dla obszaru gminy co najmniej na okres 15 lat i aktualizuje co najmniej raz na 3 lata. 3. Projekt założeń powinien określać: 1) ocenę stanu aktualnego i przewidywanych zmian zapotrzebowania na ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe; 2) przedsięwzięcia racjonalizujące użytkowanie ciepła, energii elektrycznej i paliw gazowych; 3) możliwości wykorzystania istniejących nadwyżek i lokalnych zasobów paliw i energii,z uwzględnieniem energii elektrycznej i ciepła wytwarzanych w odnawialnych źródłach energii, energii elektrycznej i ciepła użytkowego wytwarzanych w kogeneracji oraz zagospodarowania ciepła odpadowego z instalacji przemysłowych; 3a) możliwości stosowania środków poprawy efektywności energetycznej w rozumieniu ustawy z dnia 15 kwietnia 2011 r. o efektywności energetycznej; ; 4) zakres współpracy z innymi gminami.

11 ENERGIA WODNA I BIOMASA DOMINJĄ W PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH W POLSCE I UE-25 Produkcja OZE wg źródła w UE-25 w 2004r. - 14,21% zużycia en.el. brutto Produkcja OZE wg źródła w Polsce w 2005r. - 2,64% zużycia en.el. brutto

12 WĘGIEL POZOSTANIE JESZCZE PRZEZ WIELE LAT GŁOWNYM ŹRÓDŁEM ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE Produkcja energii elektrycznej w UE-25 w 2003: 1737 TWh Produkcja energii elektrycznej w Polsce w 2004: 152,5 TWh

13 PROGNOZOWANA STRUKTURA POZYSKANIA ENERGII ODNAWIALNEJ Z TERENU ENION S.A. O/TARNÓW W LATACH

14 Przykład modernizacji kotłownii-mpec Dąbrowa Tarnowska Obie funkcjonujące kotłownie miejskie pracowały w oparciu o kotły gazowe atmosferyczne. Kotłownia K-1 na os. Kościuszki wyposażona była w dwa kotły 600 kw każdy. Kotły są wyeksploatowane w złym stanie technicznym. Kotłownia Westerplatte - 2 kotły atmosferyczne firmy Viessmann o łącznej mocy 7,7 MW. Stan techniczny kotłów jest dobry. Rzeczywiste zapotrzebowanie mocy w systemie wynosi ok. 5MW. Zatem kotłownia jest przewymiarowana - w stosunku do aktualnych potrzeb. Obie kotłownie charakteryzuje ponadto wysoki koszt wytworzenia ciepła 62 zł/gj netto. Konieczne jest zatem przeprowadzenie zmian w celu obniżenia kosztów eksploatacji obu kotłowni.

15 MPEC Dąbrowa Tarnowska energia elektryczna gaz ziemny eko-groszek biomasa pompy ciepła WPF pompy ciepła powietrzne WPL kolektor słoneczny EOS 15HP Koszt energii cieplnej wytworzonej z różnych źródeł

16 MPEC Dąbrowa Tarnowska Krzywa grzewcza kotłowni

17 MPEC Dąbrowa Tarnowska Propozycja rozwiązania ekologicznego: kocioł na biomasę o mocy 465kW

18 MPEC Dąbrowa Tarnowska Koszt modernizacji kotłowni i czas zwrotu inwestycji Instalacja kotłów na biomasę Przed modernizacją Po modernizacji Wytwarzana energia cieplna GJ/a 4 700, ,17 zapotrzebowania mocy MW Koszt przygotowania energii cieplnej zł/a , ,20 Oszczędność zł/a ,37 Koszt modernizacji zł ,50 SPBT lata 3,78

19 Prace ruszyły I etap - montaż kotła na biomasę -

20 - Montaż kotła

21 MPEC Dąbrowa Tarnowska Magazyn Pelet wraz z systemem podawania -

22 MPEC Dąbrowa Tarnowska Uruchomienie kotła -

23 Kocioł na biomasę w Kościele przy ul. Gumniskiej w Tarnowie Po zainstalowaniu kotła koszt ogrzewania kościoła w stosunku do gazu spadł o 50% w stosunku go gazu ziemnego który stosowano poprzednio 23

24 Podobne przykłady można by mnożyć

25 Biokogeneracja Tarnów OZE Blok energetyczny Paliwo => mieszanka pyłowa{ rozdrobniony pelet słomy rzepakowej otręby z makuch i ziarna Palniki pyłowe test firmy PETROKRAFT GMBh - Szwecja Kocioł parowy 1 stopień przegrzewu pary system 3-palnikowy - para wodna: 450º; p=60ata; V=41,5ton/h; Turbiny P el max bez P tem 450 o C 60ata 41,5t / h 12 MW el Pterm=38MW t Wysokoprężn a P=6MWe P d efekt =5,5 MWe 260 o C 6ata 29,3t / h P term Kondensacyjna P=6MWe P d = 5,4 MWe

26 Biokogeneracja Tarnów OZE Blok energetyczny - Skraplacz pary - Instalacja wody chłodzącej - Elektrofiltry instalacje utylizacji popiołu nawóz sztuczny - Przyłącze energetyczne

27

28 ha

29 Kompost Nawozowy Masa [ton] Użyteczność Nawozowa...[ton/ha] Bilans Produktu pilotażowa biogeneracja Tarnów Opracowanie NOT Energia elektryczna P 1MW 10,83 Ac GWh 85,4 Ac zima GWh 60% Ac lato GWh 40% Powierzchnia kontraktacji 6000 [ha] 6000[ha] Ciepło Q [GJ] P max 10 MW P min 0 Q [GJ] 0 OLEJ Masa 7000[ton/rok] biomasa Masa 5831[ton/rok] Wart. opałowa 16 [MJ/kg]

30 Bilans Rozliczeniowy lokalnej biogeneracji Tarnów Nakłady Inwestycyjne tys. zł max... NFOŚ i inne [80 %] Inwestor [20%] Cykl zwrotu skkumulowany T = 8 lat Biomasa 485,57 [zł/tone] [ton/rok] koszt eksploatacji 119,03 [zł/tone] Łączny koszt eksploatacyjny 6907tys. zł/rok Obszar kontraktacji Generacja z biomasy rzepakowej wytłoki 400 [zł/tone] 6500 [ton/rok] Ciepło 18 [zł/gj] [GJ/rok] Energia elektryczna 258 [zł/mwh] 85,4 [GWh/rok] olej 2100 [zł/tone] 7000 [ton/rok]

31 Bio-generacja Tarnów OZE Ocena ekonomiczna Przychody [mln.zł/rok] 5MWe 13MWe Razem sprzedaż 26,0 64,0 w tym en. elektr + św.p. Olej biokomponenty 11,0 11,0 4,0 28,0 25,0 11,0 Koszty surowca [mln.zł/rok] 17,6 46,6 Koszty eksploatacji 5,5 10,5 w tym amortyzacja 3,4 5,8

32 Ocena ekonomiczna cd 5MWe 13MWe Koszty operacyjne [mln.zł/rok] 19,7 51,3 Wynik operacyjny [mln.zł/rok] 6,3 12,7 Zysk netto ca. [mln.zł/rok] 4,4 10,0 Cash flow, zysk gotówkowy [mln.zł/rok] 0,7 6,8 IRR ca. [%] ZASADY zakup komisowy, z zysku spłata raty kredytu inwestycyjnego.

33 Tabela przykładowego montażu finansowego projektu inwestycyjnego Koszty niekwalifikowane Środki własne beneficjenta Kredyt ekologiczny Środki własne beneficjenta Całkowity koszt inwestycyjny Koszty kwalifikowane 100 % Wkład własny 50% - 75% wartości kosztów kwalifikowanych Aporty Dotacje Kredyt pomostowy lub inwestycyjny Dofinansowanie z funduszu strukturalnego 25% - 50% wartości kosztów kwalifikowanych

34 Przychody Wizualizacja projekcji finansowej o.r.i. = 18 m-cy K bio - 46 K eksp. -5,0 W op. 12,7 64 mln /Przychód/ podatki Zysk=10 mln 1 0 6,8 c-f bio-generacja ~ 13 MW el IRR = ~ do 30 % 4 0 c-f 6,8 mln/rok ,0 c-f 10 mln/rok 8 lat eksploatacji -20 3,0-30 3,0 3, ,0 +3,0 mln + dot. + um. 3,0 Koszt inwestycji + odsetki o.r.i.

35 Projekt modernizacji ciepłowni Zadanie badawcze Nr 4 Opracowanie zintegrowanych technologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych realizowane w ramach strategicznego programu badań naukowych i prac rozwojowych pt. Zaawansowane technologie pozyskiwania energii Ciepłownia w Żychlinie szacunkowo zaopatruje w c.o. około 6 tys. osób, natomiast w c.w.u. około 4 tys. mieszkańców Zużycie ciepła dla potrzeb przemysłu poza sezonem grzewczym: wartość ok. 1100GJ

36 Możliwości pracy układu kogeneracyjnego np. ORC limitują możliwości odbioru ciepła gdyż odbiór energii elektrycznej przez sieć elektroenergetyczną zwykle jest zapewniony

37 Mocy grzewcza i łaczne zapotrzebowanie na moc

38 Dobór zbiorników buforowych wymiennik ciepła 3 wymiennik ciepła 2 powrót wymiennik ciepła 3 3 zbiorniki po 50m3 każdy

39 Naczelna Organizacja Techniczna Federacja Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych Rada w Tarnowie Realizacja projektu w Obwodzie Lwowskim mgr inż. Tomasz Sumera NOT Rada w Tarnowie Poszanowanie energii bez granic - współpraca polsko-ukraińska oparta na standardach skandynawskich 30 maja2012

40 Projekt realizowany był przez: Fundację Poszanowania Energii w Gdańsku Na zdjęciach konferencje i szkolenia oraz jej partnerów m.in. Naczelną Organizację Techniczną Rada w Tarnowie

41 Odbywały się też oficjalne spotkania z lokalnymi władzami W urzędzie miasta Sambor W urzędzie miasta Żydaczów Z lewej w powiecie Żydaczowskim z prawej W urzędzie Wojewódzkim we Lwowie

42 Przygotowane zostały Projekty założeń zaopatrzenia w energię dla województwa lwowskiego oraz miast: 1. Żydaczów 2. Sambor + +

43 A-Sambor B-Żydaczów C- Brody

44 Nasza praca spotkała się z uznaniem miejscowych władz. Poniżej pisma z: Żydaczowa, Żółkwi, Stowarzyszenia Miast Ukrainy oraz Ukraińskiego Stowarzyszania Miast Efektywnych Energetycznie

45 Analiza stanu istniejącego Zidentyfikowane problemy: 1.Niska efektywność wytwarzania ciepła 2.100% uzależnienie od gazu 3.Brak wykorzystania odnawialnych źródeł energii 4. Brak dokładnego opomiarowania i dobrej regulacji systemu grzewczego 5. Duże niewykorzystane możliwości zagospodarowanie biomasy

46 Wysoka energochłonność-brak docieplenia budynków

47 Wysokie straty przesyłu

48 Niska efektywność kotłowni

49 Konieczność poprawy efektywności kotłowni

50 Wnioski: Potrzeba rozwiązania kompleksowego obejmującego poprawę sprawności: - wytwarzania - przesyłu - wykorzystania w tym regulacji 0,65X0,5x0,78=0,20 X X = 500%-straty=100% energii w budynku

51 Zaproponowaliśmy nowoczesne rozwiązania oparte na OZE i termomodernizacji budynków Przewidywane rezultaty to: 70, ,0 60, ,0 - t/a 50,0 40,0 30,0 20, , , ,0 t/a 10, ,0 0, rok 0,0 Tlenek węgla CO Dwutlenek siarki SO2 Tlenki azotu NOx Węglowodory CHx Benzo-a-pireny Pył Sadza Dwutlenek węgla CO2 Sumarycznie Serie10 Serie11 Serie12 Serie13 obniżenie zużycia energii oraz zmniejszenie emisji do atmosfery

52

53 Żydaczów Dla ceny gazu 3,70 Hrywny

54 Co na przyszłość? 54

55 Zastosowanie ciepła z kotłów na biomasę i kolektorów słonecznych do zasilania w ciepło pompy absorbcyjnej. Pompa ciepła wytwarza : -wodę lodową do klimatyzacji -ciepłą wodę użytkową -ciepło do regeneracji wymiennika gruntowego sprężarkowej pompy ciepła, która wytwarza ciepło w zimie na potrzeby C.O. i cwu + +

56

57

58 Silnik Stirlinga Silnik Stirlinga jest tłokową maszyną roboczą pracującą w obiegu zamkniętym z dowolnym gazem roboczym (np. hel, wodór, neon, powietrze) oraz z regeneracją ciepła przy stałej objętości. Jedną z pierwszych wersji takiego silnika skonstruował i opatentował w 1816r. Robert Stirling, w którym jako gaz roboczy zastosował powietrze. Silniki tego typu nazywane były silnikami na gorące powietrze. Rozwiązanie konstrukcyjne silnika Stirlinga w układzie γ: w wypornik; t tłok; p g ciśnienie gazu; p b ciśnienie w przestrzeni buforowej; C przestrzeń sprężania; E przestrzeń rozprężania; H nagrzewnica; R regenerator; K chłodnica; α kąt przesunięcia fazowego; ω prędkość kątowa silnik SEPS-1 opracowany i zbudowany w Zakładzie Maszyn Cieplnych Okrętowych Wydziału Techniki Morskiej Politechniki Szczecińskiej

59 Silnik Stirlinga Stirling Systems AG Industrieplatz 1 - CH-8212 Neuhausen am Rheinfall Moc elektryczna (po odjęciu zużycia Ok.1.2 kw na potrzeby własne) Całkowita sprawność > 90 % (Sprawność elektryczna Ok. 18 % (planowana 25 %) Moc grzewcza (Proces Stirlinga i 5 KW (Planowana moc szczytowa do dodatkowy palnik) 15 kw)

60 Generatory na gaz drzewny Paliwo na samym początku poddawane jest suszeniu, tj. ciepło docierające do paliwa powoduje odparowanie zawartej w nim wody. Dzieje się to przy temperaturze poniżej 200 C. Piroliza Następnie kolejne porcje ciepła w temperaturze z przedziału C powodują wyodrębnienie się z paliwa jego lotnych frakcji.. 60

61 Przykłady zastosowań Gaz drzewny był wykorzystywany do napędzania samochodów i maszyn rolniczych 61

62 Schemat Gazogeneratora 62

63 Ustawa z dnia 15kwietnia 2011 r. o Efektywności Energetycznej Rozdział 2 Krajowy cel w zakresie oszczędnego gospodarowania energią Ustala się krajowy cel w zakresie oszczędnego gospodarowania energią wyznaczający uzyskanie do 2016 r. oszczędności energii finalnej w ilości nie mniejszej niż 9% średniego krajowego zużycia tej energii w ciągu roku, przy czym uśrednienie obejmuje lata

64 Technologia przyjazna środowisku Dziękuję za uwagę i zapraszam do współpracy Tomasz Sumera (+48) Tomasz.sumera@op.pl