Zagadnienia inŝynierskie i ekonomiczne związane z produkcją energii w układach kogeneracyjnych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Zagadnienia inŝynierskie i ekonomiczne związane z produkcją energii w układach kogeneracyjnych"

Liliana Dąbrowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Tomasz Kamiński Pracownia Technologiczna Zagadnienia inŝynierskie i ekonomiczne związane z produkcją energii w układach kogeneracyjnych Prezentacja wykonana m.in. na podstawie materiałów przekazanych przez prof. J.Skorka Wrocław, r. Politechnika Wrocławska

kogeneracyjnych Prezentacja wykonana m.in.

2 Źródło energii To znaczy energia Zdolność do wytwarzania i przetwarzania E=mc 2 Zdolność transportu jest wszędzie Dopasowany do posiadanych moŝliwości odbiornik energii POTRZEBY

3 Generacja, Kogeneracja (CHP), Trigeneracja po co? PALIWO nośnik energii pierwotnej INSTALACJA produkcja energii bezpośredniej ENERGIA Nieodnawialne: węgiel kamienny i brunatny surowy i przetworzony; ropa naftowa i produkty; gaz ziemny; paliwa jądrowe. Odnawialne: Energia wodna Energia wiatru Energia słońca Biomasa, biogazy, biodiesel Energia geotermalna Rozdzielona produkcja: siłownie elektrownie; ciepłownie; kotłownie. Skojarzona produkcja: elektrociepłownie (kogenercja) trigeneracja

brunatny surowy i przetworzony; ropa naftowa i produkty; gaz ziemny; paliwa jądrowe.

4 Kogeneracja (CHP), Trigeneracja - definicje Kogeneracja (CHP) jest to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i uŝytkowej u energii cieplnej (Combined Heat and Power) z tego samego źródła a energii pierwotnej. Skojarzona produkcja nośnik ników w energii. Trójgeneracja (trigeneracja) jest to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej, uŝytkowej u energii cieplnej oraz chłodu uŝytkowego u z tego samego źródła a energii pierwotnej.

Skojarzona produkcja nośnik ników w energii.

5 Paliwa podział i wartości opałowe owe

6 Instalacja Generacja elektrownia konwencjonalna para t = 500 C paliwo K spaliny TP ~G energia elektryczna

7 Instalacja Kogeneracja elektrociepłownia ownia para t = 500 C paliwo K spaliny TP ~G energia elektryczna ciepło

8 Instalacja Kogeneracja blok gazowo-parowy Turbina gazowa zasada działania ania paliwo t =~400 C KS t = ~1200 C G energia elektryczna powietrze ~20 C spaliny ~ 500 C

9 Instalacja Kogeneracja blok gazowo-parowy komin ODG HRSG LP HP paliwo TP ~G KS powietrze spaliny ~G energia elektryczna obieg otwarty obieg zamknięty Q kondensat

10 Parametry układ adów w CHP opartych o turbiny gazowe Producent Model Moc elektr. kw Moc cieplna kw Sprawność elektryczna % Sprawność cieplna nominalna * % Temp. spalin z TG ºC N el /Q Solar Saturn ,7 58, ,42 Solar Centaur ,2 56, ,52 Alstom Tornado ,0 59, ,55 Alstom Cyclone ,9 55, ,61 GE PGT ,2 54, ,66 GE PGT ,3 53, ,68 GE LM ,0 54, ,75 GE MS9001E ,8 56, ,60 * UWAGA Spaliny wychłodzone do 100ºC

spalin z TG ºC N el /Q Solar Saturn 20 1205 2850 24,7 58,4 500 0,42 Solar Centaur 50 4350 8330 29,2 56,0 489 0,52 Alstom Tornado 6750 12190

11 Instalacja Kogeneracja silnik gazowy komin t = 500 C Odbiór energii ze spalin ~G gaz t = 90 C Odbiór ciepła Chłodnica płaszcza wodnego Chłodnica oleju t = 50 C

12 Parametry układ adów w CHP opartych o silniki gazowe tłokowet Producent Model Moc elektr. kw Moc cieplna kw Sprawność elektryczna % Sprawność cieplna nominalna * % Sprawność całkowita nominalna % N el /Q Caterpillar G ,5 57,5 92 0,6 Jenbacher JMS 208 GS ,5 50,5 88 0,74 Caterpillar G ,2 54,8 91 0,66 Perkins ,5 50,5 86 0,69 Jenbacher JMS 320GS ,8 46,2 86 0,89 Jenbacher JMS 620 GS ,3 42,7 85 0,99 Deutz A.G. TBK 632V ,3 47,7 88 0,84 Wärtsilä (gaz + olej) W50DF ,6 46,4 92 0,99 * UWAGA Spaliny wychłodzone do 120ºC

0,6 Jenbacher JMS 208 GS 294 395 37,5 50,5 88 0,74 Caterpillar G3412 350 530 36,2 54,8 91 0,66 Perkins 4008 415 597 35,5 50,5 86 0,69 Jenbacher JMS 320GS

13 Emisyjność układów kogeneracyjnych silnik gazowy

14 Charakterystyka techniczna podstawowych rozwiązań CHP Typ urządzenia Paliwo Zakres mocy, kw Sprawność elektryczna η el,chp % Sprawność całkowita EUF % Wskaźnik skojarzenia σ Turbina parowa dowolne > Turbina gazowa, układ prosty Turbina gazowa w układzie kombinowanym Silnik tłokowy gazowy Mikroturbina olej, gaz ziemny i inne gazowe jak dla turbiny gazowej gaz ziemny i inne gazowe gaz ziemny > (ok. 0.2 z dopalaniem) > do Nośnik ciepła Para lub gorąca woda para lub gorąca woda para o średnich parametrach, gorąca woda gorąca woda, rzadziej para o niskich parametrach gorąca woda (do 90ºC)

33 Turbina gazowa, układ prosty Turbina gazowa w układzie kombinowanym Silnik tłokowy gazowy Mikroturbina olej, gaz ziemny i inne gazowe jak dla turbiny gazowej gaz ziemny i inne

15 Kogeneracja wymagania Mała szkodliwość dla środowiska (niskie emisje gazów, pyłów, ścieków, hałasu, niskie zuŝycie wody niskie koszty korzystania ze środowiska), zmniejszając zuŝycie nieodnawialnych źródeł energii - paliw kopalnych, wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych (system zielonych certyfikatów), stosowanie technologii kogeneracyjnych (system czerwonych i Ŝółtych świadectw pochodzenia), wysoka sprawność przetwarzania energii (maksymalne wykorzystanie energii chemicznej paliw) -kogeneracja wysokosprawna, Bezpieczeństwo energetyczne energetyka rozproszona, dywersyfikacja paliw, Opłacalność ekonomiczna inwestycji (analizy opłacalności).

technologii kogeneracyjnych (system czerwonych i Ŝółtych świadectw pochodzenia), wysoka sprawność przetwarzania energii (maksymalne wykorzystanie energii

16 Kogeneracja aspekty prawne i środowiskowe 1. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 Prawo energetyczne, z późniejszymi zmianami według stanu na dzień 1 stycznia Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 września 2007 w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku uzyskania i przedstawienia do umorzenia tych świadectw, uzyskania opłaty zastępczej i obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji. (Dz.U. nr 185 z 2007 poz. 1314).

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 września 2007 w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia

17 Kogeneracja system świadectw energetycznych UWAGA Prawo wprowadza obowiązek uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia z kogeneracji lub uiszczenia opłaty zastępczej. Obowiązek ten uznaje się za spełniony, jeŝeli za dany rok kalendarzowy udział ilościowy sumy energii elektrycznej wynikającej z uzyskanych i umorzonych świadectw pochodzenia z kogeneracji w wykonanej rocznej sprzedaŝy energii elektrycznej przez dane przedsiębiorstwo energetyczne odbiorcom końcowym, wynosi nie mniej niŝ: a) Dla jednostek wysokosprawnej kogeneracji gazowej (art. 9l ust. 1 pkt 1 ustawy Prawo energetyczne) Ŝółte świadectwa pochodzenia: - 2,9% w 2009 r., - 3,1% w 2010 r., - 3,3% w 2011 r., - 3,5% w 2012 r. b) Dla jednostek wysokosprawnej kogeneracji (art. 9l ust. 1 pkt 1 ustawy Prawo energetyczne) czerwone świadectwa pochodzenia: - 20,6% w 2009 r., - 21,3% w 2010 r., - 22,2% w 2011 r., - 23,2% w 2012 r.

rocznej sprzedaŝy energii elektrycznej przez dane przedsiębiorstwo energetyczne odbiorcom końcowym, wynosi nie mniej niŝ: a) Dla jednostek wysokosprawnej kogeneracji gazowej (art. 9l ust.

18 Kogeneracja system świadectw energetycznych Producenci energii elektrycznej w kogeneracji mogą sprzedawać przysługujące im jednostki świadectw pochodzenia na Towarowej Giełdzie Energii. Ceny rynkowe tych świadectw w kwietniu 2009 kształtowały się na następującym poziomie: - świadectwa Ŝółte : około 122 zł/mwh el, - świadectwa czerwone : około 17 zł/mwh el.

19 Kogeneracja Case Study załoŝenia energetyczne Podstawowe załoŝenia energetyczne Jednostki Wartość Uwagi Roczny czas pracy h dni/r Roczne zapotrzebowanie ciepła w parze MWh Roczne zapotrzebowanie ciepła w spalinach MWh Roczne zapotrzebowanie en. elektrycznej MWh Średnie zapotrzebowanie na moc w parze MW 9,75 Średnie zapotrzebowanie na moc w spalinach MW 5,85 Średnie zapotrzebowanie na moc elektryczną MW 7,80 Wartość opałowa gazu ziemnego MJ/m3 35 Temp. pary technologicznej ºC 230 Ciśnienie pary technologicznej bar 20

elektrycznej MWh 64000 Średnie zapotrzebowanie na moc w parze MW 9,75 Średnie zapotrzebowanie na moc w spalinach MW 5,85 Średnie

20 Kogeneracja Case Study - schemat

21 Kogeneracja Case Study dane urządze dzeń Kocioł odzysknicowy HRSG Strumień pary (średnioroczny) kg/s 3,42 Strumień pary (średnioroczny) t/h 12,32 Moc cieplna w parze średnia MW 19,75 Temp. spalin wylotowych z HRSG ºC 316 Moc cieplna w spalinach wylotowych z HRSG MW 13,9 ZuŜycie/produkcja nośników energii Produkcja en. elektrycznej MWh/rok Wskaźnik potrzeb własnych bloku CHP % 7 En. elektryczna na sprzedaŝ MWh/rok Produkcja ciepła w parze MWh/rok Produkcja ciepła w spalinach MWh/rok ZuŜycie gazu m3/rok ZuŜycie gazu m3/h 3651 Maksymalne zuŝycie gazu m3/h 4217 Sprawność całkowita EC (średnioroczna) % 75,4%

22 Kogeneracja Case Study szacunki sprzedaŝy SprzedaŜ SprzedaŜ ciepła do ZPK (para+spaliny) MWh/rok SprzedaŜ energii elektrycznej do ZPK MWh/rok SprzedaŜ energii elektrycznej do sieci MWh/rok Ilość uzyskanych świadectw pochodzenia ("Ŝółtych") MWh/rok Ilość świadectw pochodzenia do umorzenia (2012) MWh/rok 2520 Ilość świadectw netto (do sprzedaŝy na TGE) 2012 MWh/rok Ilość "zielonych" świadectw pochodzenia koniecznych do kupienia na TGE MWh/rok 7488

23 Kogeneracja Case Study omówienie podstawowych zagadnień analizy ekonomicznej metoda NPV

24 Kogeneracja Case Study wyniki analizy NPV NPV [zł] Cena sprzedaŝy pradu, zł/mwh Cena ciepła zł/gj DPB [lat] Cena sprzedaŝy pradu, zł/mwh Cena ciepła zł/gj ,9 9 6, ,9 6,2 5,5

25 Zapraszamy do współpracy!

Podobne dokumenty

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań 24-25.04. 2012r EC oddział Opole Podstawowe dane Produkcja roczna energii cieplnej