! " #!" $ %! & & ' & & & &! # & (! "

Transkrypt

1 ! "#!" $%!& & ' &&& &!# & (! "

2 ! "#!" Katarzyna SIEJKA Wodocigi i Kanalizacja Sp. z o.o. (WiK Sp. z o.o.) k.siejka@wikopole.com.pl Mariusz TACZUK Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska mtanczuk@po.opole.pl Roman ULBRICH Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska rulb@po.opole.pl

3 Miejska oczyszczalnia cieków w Opolu Opole sewage treatment plant

4 Na terenie Oczyszczalni cieków w Opolu w 1996 roku zabudowany został układ skojarzony do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w postaci gorcej wody Układ skojarzony: Dwa agregaty prdotwórcze napdzane silnikami spalinowymi wraz z zespołem wymienników ciepła Paliwo: Gaz fermentacyjny (biogaz) wytwarzany podczas przeróbki osadów ciekowych powstajcych w procesie oczyszczania cieków Konfiguracja: W zakresie ciepła: Współpraca z istniejcym układem kotłów wodnych opalanych biogazem: Produkcja gorcej wody dla celów technologicznych, Produkcja gorcej wody o temperaturze 90 o C na cele c.o. oraz c.w.u. W zakresie energii elektrycznej: Produkcja energii elektrycznej na cele własne

5 Budynek kotłowni wraz z hal układu CHP

6 Schemat instalacji kogeneracyjnej Uproszczony schemat technologiczny Pictorial diagram of the electricity and heat production system Hot Water Supply WATER BOILERS Exhaust gas to chimney CHP unit Heat output (to dividers) Hot Water Return GAS WATER BOILER GAS WATER BOILER W - E W - E W - W W - W ENGINE no.1 ENGINE no. 2 Electric power output Biogas from WKF GASHOLDER Biogas

7 Parametry techniczne układu skojarzonego: Date of start-up: beginning of the year of 1996 Type: 2 self-contained aggregates WOLA, each consists of: - liquid-cooled 4-stroke unsupercharged S.I. engine fuelled with biogas produced in the process of sludge treatment - heat recovery system - generator Parameters: (in standard ISO conditions): - rated power output: 200 kw el / 341 kw t - biogas consumption: 100 m 3 n /h, - maximum exhaust gas temperature: 580 o C.

8 Prezentacja danych dotyczcych pracy silników Dane eksploatacyjne z okresu od stycznia 1998 do grudnia 2001 produkcja ciepła produkcja i zakup energii elektrycznej Wskaniki pracy silników sprawno produkcji energii elektrycznej wskanik zuycia paliwa wskanik zuycia oleju

9 Produkcja ciepła Silniki (nr 1 + nr 2) Kocioł nr 3 Kocioł nr 2 Kocioł nr sty-98 lut-98 mar-98 kwi-98 maj-98 cze-98 lip-98 sie-98 wrz-98 pa-98 lis-98 gru-98 sty-99 lut-99 mar-99 kwi-99 maj-99 cze-99 lip-99 sie-99 wrz-99 pa-99 lis-99 gru-99 sty-00 lut-00 mar-00 kwi-00 maj-00 cze-00 lip-00 sie-00 wrz-00 pa-00 lis-00 gru-00 sty-01 lut-01 mar-01 kwi-01 maj-01 cze-01 lip-01 sie-01 wrz-01 pa-01 lis-01 gru-01 Całkowita produkcja ciepła, GJ Roczna produkcja ciepła (rednia z 4 lat): Kotły: GJ Układ CHP: GJ

10 Produkcja i zakup energii elektrycznej Zakup z ZE Produkcja przez Silniki sty-98 lut-98 mar-98 kwi-98 maj-98 cze-98 lip-98 sie-98 wrz-98 pa-98 lis-98 gru-98 sty-99 lut-99 mar-99 kwi-99 maj-99 cze-99 lip-99 sie-99 wrz-99 pa-99 lis-99 gru-99 sty-00 lut-00 mar-00 kwi-00 maj-00 cze-00 lip-00 sie-00 wrz-00 pa-00 lis-00 gru-00 sty-01 lut-01 mar-01 kwi-01 maj-01 cze-01 lip-01 sie-01 wrz-01 pa-01 lis-01 gru-01 Energia elektryczna, kwh Rocznie (rednia z 4 lat): Produkcja kwh Zakup: kwh

11 Sprawno produkcji energii elektrycznej 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Electrical efficiency of the co-gen system January 1998 February 1998 March 1998 April 1998 May 1998 June 1998 July 1998 August 1998 September 1998 October 1998 November 1998 December 1998 January 1999 February 1999 March 1999 April 1999 May 1999 June 1999 July 1999 August 1999 September 1999 October 1999 November 1999 December 1999 January 2000 February 2000 March 2000 April 2000 May 2000 June 2000 July 2000 August 2000 September 2000 October 2000 November 2000 December 2000 January 2001 February 2001 March 2001 April 2001 May 2001 June 2001 July 2001 August 2001 September 2001 October 2001 November 2001 December 2001

12 Wskanik jednostkowego zuycia paliwa, m 3 n/kwh el 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Index of unitary biogas consumptin, m 3 n/kwh el January 1998 February 1998 March 1998 April 1998 May 1998 June 1998 July 1998 August 1998 September 1998 October 1998 November 1998 December 1998 January 1999 February 1999 March 1999 April 1999 May 1999 June 1999 July 1999 August 1999 September 1999 October 1999 November 1999 December 1999 January 2000 February 2000 March 2000 April 2000 May 2000 June 2000 July 2000 August 2000 September 2000 October 2000 November 2000 December 2000 January 2001 February 2001 March 2001 April 2001 May 2001 June 2001 July 2001 August 2001 September 2001 October 2001 November 2001 December 2001

13 Wskanik zuycia oleju smarnego, mlitr/kwh el Rok Razem Energia elektryczna, kwh el Silnik nr 1 + nr 2 (łcznie) Zuycie oleju, litry Wskanik zuycia oleju, mlitry/kwh el Silnik nr 1 + nr 2 (łcznie) 1,5 1,7 1,9 2,0 2,3 1,9 nowe silniki zachodnie o zblionej mocy (warto katalogowa odpowiadajca obcieniu znamionowemu w warunkach znamionowych pracy, ±20%) ~ 0,35 Index of lubrication oil consumption of the co-gen system, (co, 10-3 liter/kwhel) 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, engine no.1 and no.2 together catalogue engines operated at rated load

14 Wyniki analizy ekonomicznej thousands EUR investment period Simple return (repayment of the loan cancelled in 70%) NPV (d = 10%, repayment of the loan cancelled in 70%) NPV (d = 10%, all the loan repaid) NPV (d = 15%, repayment of the loan cancelled in 70%) year IRR, IRR - r 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% IRR IRR - d, (d = 10% IRR - d, (d = 15%) IRR, (all the loan repaid) DPBT 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 DPBT, (d = 10%) DPBT, (d = 15%) 5% 0% IRR - d, (d = 10%, all the loan repaid) 0,5 0,0 DPBT, (d = 10%, all the loan repaid)

15 Wskanik rocznych kosztów utrzymania i serwisu, US$/kWh el Wskanik rocznych kosztów utrzymania i serwisu, US$/kWhel 0,018 0,016 0,014 0,012 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 0, ,011 Silnik nr 1 i nr 2 (razem) - dla kolejnych lat eksploatacji Silnik nr 1 i nr 2 (razem) - rednia w g danych łcznie z 5 lat ekploatacji Silniki zachodnie (w arto min. i max.) - dane literaturow e

16 Wnioski 1. Przeprowadzona analiza wskazuje jednoznacznie na bardzo du opłacalnozastosowania układu CHP zasilanego biogazem pomimo niezbyt wysokich wskaników technicznych eksploatowanych agregatów kogeneracyjnych. 2. Po prawie 10 latach eksploatacji nastpiło ju widoczne obnienie sprawnoci układu i jego efektywnoci technicznej. W dalszej eksploatacji moe to skutkowa znacznym podwyszeniem kosztów remontów i zuywanych materiałów smarnych a take zmniejszaniem si iloci produkowanej energii elektrycznej i ciepła.

17 Zamierzenia 1. Konieczno wymiany układu CHP a) Okrelenie aktualnej poday biogazu z uwzgldnieniem planowanej rozbudowy oczyszczalni. b) Dobór i konfiguracja nowego układu analiza techniczno-ekonomiczna opłacalnoci. c) Realizacja inwestycji. Spodziewane efekty energetyczne: wzrost sprawnoci wykorzystania energii chemicznej paliwa o ok. 10% Spodziewany okres zwrotu nakładów inwestycyjnych: DPB: 3-4 lat. Finansowanie inwestycji: ródła preferencyjne, fundusze unijne. Realizacja programu w oparciu o współprac Spółki (WiK Sp. z o.o.), Politechniki Opolskiej oraz Urzdu Miasta Opole.

18 & Krzysztof TRINCZEK Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska Mariusz TACZUK Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska Roman ULBRICH Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska

19 Główne cele projektu 1. Opracowanie metody szacowania potencjału energetycznego biomasy na terenach gmin i innych jednostek terytorialnych 2. Przeprowadzenie analizy szacowania dla wybranych gmin 3. Wstpny dobór mocy reaktorów do produkcji biogazu oraz układów skojarzonych analizy techniczno-ekonomiczne

20 Algorytm szacowania potencjału Wielko zbiorów Właciwoci fiz-chem Informacje z gminy Plon Sprawno urzdze Narzdzia ekomom. Weryfikacja w terenie Ilo energii Ilo energii Ilo energii Ilo energii Teoretyczny Techniczny Ekonomiczny Uytkowy

21 Mapa potencjału energetycznego biomasy w powiecie opolskim 3,91 13,15 4,32 8,15 0,22 0,15 8,93 1,19 11,84 0,16 0,09 2,81 9,05 3,70 8,73 0,24 0,17 22,76 32,68 0,79 0,31 Popielów 0,11 0,00 0,78 17,40 5,76 0,48 Murów 0,22 0,00 0,01 15,70 20,68 0,79 Turawa 0,34 0,00 0,03 20,59 1,97 8,14 3,47 3,35 0,36 0,01 1,02 0,51 15,08 Dobrze Wielki 0,14 0,00 18,19 1,43 7,97 10,91 2,98 3,41 0,17 0,09 0,49 0,00 0,00 0,24 Chrzstowice 11,34 2,38 1,16 7,86 24,24 7,37 0,54 1,46 0,77 Ozimek 0,14 0,01 0,00 2,50 9,11 4,29 6,02 0,23 0,15 0,00 36,21 0,71 0,00 19,49 0,32 Łubniany

22 Wyznaczone wielkoci urzdze do produkcji biogazu ! " # $% &'! " #( &% ")&'! &! &'!* 0 Głogówek Biała Namysłów Olesno Strzelce Op. Grodków Kluczbork Wołczyn Popielów Branice Byczyna Gorzów l. Dobrodzie Kietrz Korfantów Strzeleczki Opole Głubczyce Rudniki Domaszowice Cisek Nysa Otmuchów Reska Wie Prudnik Łubniany Pokój Ozimek Lasowice W. Lubsza Prószków Izbicko Pawłowiczki Radłów Chrzstowice Dbrowa Praszka Dobrze W. Lenica Krapkowice wierczów Turawa Ujazd Lewin Brzeski Murów Niemodlin Walce Zawadzkie Skarbimierz Lubrza Głuchołazy Paczków Wilków Olszanka Jemielnica Tarnów O. Zbowice Pakosławice Polska Cer. Łambinowice Baborów Gogolin Kdzierzyn-K. Kolonowskie Skoroszyce Zdzieszowice Bierawa Komprachcice Kamiennik Tułowice Brzeg - miasto Wielko reaktora do produkcji biogazu [m 3 ] Gmina

23 Zamierzenia 1. Wyznaczenie potencjału ekonomicznego i uytkowego biomasy dla wybranych gmin. 2. Dobór urzdze do produkcji biogazu oraz ciepła i energii elektrycznej Realizacja programu w oparciu o współprac Politechniki Opolskiej oraz Urzdów Miast i Gmin.

24 &&& &!# & (! " Mariusz TACZUK Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska Roman ULBRICH Katedra Inynierii rodowiska, Politechnika Opolska

25 Zamierzenia 1. Opracowanie i przeprowadzenie programu termomodernizacji dla modernizowanego kampusu Politechniki Opolskiej (byłe koszary wojskowe). Kompleks 32 budynków. Łczna powierzchnia uytkowa: ok m 2 Spodziewane efekty energetyczne: zmniejszenie zapotrzebowania na noniki ciepło o ok % Finansowanie inwestycji: ródła preferencyjne, fundusze unijne, Budet Pastwa. Realizacja programu w oparciu o Politechniki Opolskiej oraz Urzdu Miasta Opole.