ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA"

Henryk Duda
7 lat temu
Przeglądów:

1 Bałtyckie Forum Biogazu ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA Piotr Lampart Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk Gdańsk, 7-8 września 2011

2 Kogeneracja energii elektrycznej i ciepła większa sprawność konwersji energii (mniejsza emisja do środowiska), możliwość produkcji energii w układzie rozproszonym

3 KOGENERACJA W DUŻEJ SKALI Turbina parowa przeciwprężna Turbina parowa upustowo-kondensacyjna

4 Model energetyki rozproszonej Zalety : możliwość wykorzystania lokalnych zasobów energetycznych, w szczególności odnawialnych źródeł energii, odpadów, możliwość produkcji różnych rodzajów energii w kogeneracji w miejscu zapotrzebowania na ciepło, redukcja strat przesyłowych, uniknięcie nadmiernej mocy zainstalowanej, zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego przez dywersyfikację źródeł energii

5 BIOGAZOWNIE Źródło: BV Host MOŻLIWOŚCI ZINTEGROWANE UKŁADY PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPLNEJ, KOGENERACJA W MIEJSCU ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO, OCZYSZCZANIE BIOGAZU I ZATŁACZANIE DO SIECI BIOGAZOWEJ

KOGENERACJA W MAŁEJ SKALI Zalety silnika: Schemat obiegu kogeneracyjnego tłokowego silnika spalinowego wysoka sprawność produkcji energii elektrycznej w szerokim mocy, w tym także podczas pracy w

6 KOGENERACJA W MAŁEJ SKALI Zalety silnika: Schemat obiegu kogeneracyjnego tłokowego silnika spalinowego wysoka sprawność produkcji energii elektrycznej w szerokim mocy, w tym także podczas pracy w obszarze obciążeń częściowych, możliwość szybkiego uruchomienia i uzyskania obciążenia nominalnego, możliwość pracy w miejscach oddalonych od linii przesyłowych i w charakterze awaryjnego, zasilania duża różnorodność stosowanych paliw, stosunkowo niskie nakłady inwestycyjne.

7 BADANIA zasilanie biogazem, sterowanie zapłonem, redukcja emisji, nadbudowa układów gazowych węzłem parowym

Kogeneracja w oparciu o mikroturbiny gazowe Zalety / wady układów z turbiną gazową: - długi czas eksploatacji, - nie wymagają częstych usług dla podtrzymania eksploatacji, - możliwość

8 Kogeneracja w oparciu o mikroturbiny gazowe Zalety / wady układów z turbiną gazową: - długi czas eksploatacji, - nie wymagają częstych usług dla podtrzymania eksploatacji, - możliwość szybkiego uruchomienia do uzyskania obciążenia nominalnego, - sprawność o kilka punktów procentowych niższa niż dla silników spalinowych, - wysokie koszty inwestycyjne Źródło: Capstone

9 Kogeneracyjna siłownia parowa opalana biomasą Kogeneracyjna siłownia parowa; P parownik, TP turbina parowa, K kondensator, G generator. Układ z kotłem na parę nasyconą Układ z kotłem na wysokie parametry

10 PEC Płońsk Moc cieplna zamówiona 30 MWc Kocioł biomasowy 10.2 MWc 40 bar, 450 C Turbina przeciwprężna 2.1 MWe zdj. M. Szymaniak, S.Bykuć dzięki uprzejmości naczelnego energetyka PEC inż. J. Białoruckiego Budynek elektrociepłowni w Płońsku Hałda zrębków Dwukorpusowa turbina przeciwprężna firmy Spilling Węzeł ciepłowniczy

11 Elektrociepłownia BRW Biłgoraj 2xKocioł biomasowy 6 MWc 26 bar, 430 C Turbina upustowo-kondensacyjna 2.7 MWe zdj. M. Szymaniak, S.Bykuć dzięki uprzejmości dyrektora EC inż. Z. Machałka Turbina parowa z generatorem firmy Tuthill-Nadrowski Silosy na biomasę i komin Magazyn paliwa: odpady z przemysłu meblarskiego

12 Kogeneracyjne siłownie biomasowe ORC Siłownia kogeneracyjna w obiegu ORC; P parownik, TP turbina parowa, K kondensator, G generator. dla odbiorców indywidualnych dla gminnych centrów energetycznych Moc cieplna 20 kw Moc elektryczna 4 kw Moc cieplna MW Moc elektryczna MW

13 Układ ORC Możliwość wykorzystania niskotemperaturowych źródeł ciepła, a tym samym utylizacji odnawialnych źródeł energii, Możliwość utylizacji ciepła odpadowego, Budowa modułowa łatwość dostosowania do wymaganego zakresu mocy Czynnik Olej silikonowy Czynnik HFE 7100

14 Model Turboden 1.Regenerator 5.Pompa obiegowa 9.Sieć cieplna powrót 2.Skraplacz 6.Podgrzewacz wstępny 10.Olej termalny zasilanie 3.Turbina wolnobieżna 7.Parownik 11.Olej termalny powrót 4.Generator 8.Sieć cieplna zasilanie

15 5 stopniowa turbina osiowa w IMP PAN Źródło: K. Kosowski - częściowe zasilanie, - spadek ciśnienia od 16 do 1.8 bar obr/min, - spadek temperatury od 150 do 90 o C

16 Analiza ekonomiczna dla instalacji ORC 0.15 MWe Okres spłaty inwestycji (NPV=0) to 7-8 lat

17 Analiza ekonomiczna dla układu parowego z kotłem 15 MWc i z turbiną przeciwprężną 2.1 MWe przystosowanego do pracy całorocznej Okres spłaty inwestycji (NPV=0) to 7-8 lat

18 Demonstracyjna instalacja ORC w IMP PAN (0.15MWe) Thermal oil loop 295 o C/235 o C Silica oil loop: - turbine bar/250 o C bar/210 o C - recuperator vapour 210/120 o C, liquid 90/175 o C - preheater 175 o C/250 o C - evaporator o C - condenser - 90 o C - Hot water (summer) 65 o C/45 o C, Medium silica oil

19 Modernizacja ciepłowni Zamknięcie 3 kotłów węglowych Instalacja układu ORC opalanego biomasą (0.8MWc, 0.15MWe) Instalacja układu kogeneracyjnego zasilanego gazem ziemnym z dwoma silnikami spalinowymi (3.5MWc, 3.2MWe) Instalacja układu biomasowego parowego kogeneracyjnego (5.2MWth, 2.7 MWe) Modernizacja 1 kotła weglowego (10MWc)

20 Instalacja kogeneracyjna dla zakładów przetwórstwa biomasy Reaktor zgazowujący, Układ oczyszczania syngazu, Silnik spalinowy z generatorem 0.5MW, Układ odzysku ciepła ze spalin do suszenia biuomasy

21 Demonstracyjna instalacja kogeneracyjna biogazowa / ORC (0.6MWe) Thermal oil loop o C/200 o C Medium loop (HFE 7100): - turbine - 15 bar/170 o C - 2 bar/130 o C - recuperator vapour 130/80 o C, liquid 70/100 o C - preheater 1 90 o C/170 o C - preheater 2 70 o C/85 o C - evaporator o C - condenser - 80 o C - Hot water (summer) 65 o C/45 o C, Medium HFE 7100

22 PODSUMOWANIE Możliwości zwiększenia udziału kogeneracji w Polsce Modernizacja ciepłowni miejskich, Budowa siłowni biomasowych i biogazowych w miejscu zapotrzebowania na ciepło, Wykorzystanie ciepła odpadowego z procesów technologicznych (cementownie, huty szkła, huty metali), Kogeneracja w mikroźródłach.

Podobne dokumenty

Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu

Biogazownie dla Pomorza Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu Piotr Lampart Instytut Maszyn Przepływowych PAN Przemysław Kowalski RenCraft Sp. z o.o. Gdańsk, 10-12 maja 2010 KONSUMPCJA ENERGII