OPŁACALNOŚĆ MODERNIZACJI ORAZ BUDOWY NOWYCH BLOKÓW WĘGLOWYCH NA PARAMETRY NADKRYTYCZNE W TECHNOLOGII CCS

Transkrypt

1 OPŁACALOŚĆ ODEIZACJI OAZ BUDOWY OWYCH BLOKÓW WĘGLOWYCH A PAAEY ADKYYCZE W ECHOLOGII CCS yszd BAIK Zbigniw BUY Ann HYDIUK-SEFA Sszczni: W cy oddno nlizi oównwczj ołclność konomiczną budowy nowych bloków węglowych n my ndkyyczn bz i z chnologią CCS z ołclnością konomiczną nizcji już isnijących zmoyzownych bloków. chnologi CCS umożliwiłby ich cę zz koljnych kilkdzisią l bz koniczności zkuu koszownych uwniń do misji. W cy znlizowno koszy związn z nizcją isnijących bloków do chnologii CCS oz budowy nowych kowni w chnologii slni lnowgo wz z dogłębną nlizą zminnych koszów kslocyjnych wływjących n ołclność odukcji ngii kycznj. Słow kluczow: ngyk węglow CCS ołclność konomiczn. Wowdzni Ksoflny w skukch dl finnsów ńsw i ngyki odisny zz olski ząd w gudniu 8 oku ki klimyczno-ngyczny i nsęni jgo ozszzni w ocząkch oku 5 wymusz odjęci sgicznych dcyzji w jki chnologi wywzni ngii kycznj nlży inwsowć by minimlizowć skuki kiu. Fundmnln są zy ym wność sbilność i ciągłość jj dosw oz co szlni wżn bziczńswo ngyczn Polski. Od oku ni będzi bzłnych zydziłów misji i zb będzi złcić z kżdą onę wymiowngo dwulnku węgl w sumi ok. 3 mld PL oczni. Oczywis js ż oymlną chnologią js dl kój jdnoskowy kosz wywzni kyczności js njmnijszy. lży zm znlźć odowidź n yni: czy ołc się budowć now zomisyjn bloki węglow z inslcjmi CCS wychwyu nsou i skłdowni w głębokich fomcjch gologicznych uwzględnijąc w chunku konomicznym bk wówczs koniczności zkuy ozwolń n misję. W cy [] zdswiono nlizę konomiczną jdnoskowych koszów odukcji kyczności w nowo wybudownych blokch w óżnych chnologich jj wywzni. W cch [ 4] zdswiono ykę sgii inwsowni. W ninijszj cy znlizowno ołclność konomiczną budowy nowych bloków węglowych n my ndkyyczn bz i z chnologią CCS. W cy nlizi konomicznj oddno nizcję nowo wybudowngo bloku n my ndkyyczn do bloku cującgo w chnologii CCS oxy-slni ozz jgo ndbudowę lnownią kiogniczną [ 3]. 65

2 66. odyk obliczń jdnoskowych koszów wywzni ngii kycznj w znizownym bloku ngycznym ysunku. zdswiono digm czsowy jkim osłużono się do zbudowni u mmyczngo służącgo do nlizy fkywności konomicznj nizcji bloków []. ys.. Digm czsowy cy znizowngo bloku Śdni jdnoskowy kosz ś k odukcji ngii kycznj w znizownym bloku możn wyznczyć z wzou []: ) ( ) ( ) ( m b b ył ył ył O O O l l od m wu m ub ł b ył ył ył O O O l l od m wu ś J zj δ J J b u x zj δ x J b u x k ył ył O O l l ył O l

3 ( J J ) J l ( l ) ( ) [ ] l xwu m od l [ ] [ ] [ ] O O O O O ył ył ( ) ( ) ( b ) ( b ) [ ] ył ył ( u ) b ( x ł ub ) δ m ( ) ( ) ( ) zj ( ε )( ) ( ε )( ) ( ε ) ył gdzi: l O ył b wykłdniki ksonn obzujących zminy w czsi cn liw yfowych oł śodowiskowych zkuu ozwolń n misję b oks wni budowy bloku wyżony w lch id. ocząkow wości cn liw zkuu ozwolń n misję l yfowych oł śodowiskowych J nkłd inwsycyjny onisiony n budowę bloku J nkłd inwsycyjny onisiony n nizcj bloku moc kyczn buo bloku so oocnowni kiłu inwsycyjngo (w oblicznich zyjęo 7%) oczny czs cy bloku ok ozoczęci nizcji bloku ok zkończni nizcji bloku wyżony w lch klkulcyjny oks kslocji bloku (w oblicznich zyjęo l) u udził ngii chmicznj liw w cłkowiym jj ocznym zużyciu dl kógo ni js wymgny zku ozwolń n misję x wumod wsółczynnik uwzgldnijący koszy wody uzułnijącj miłów omocniczych odowdzni ścików skłdowni żużl oddów x łub wsółczynnik uwzgldnijący koszy łc odków ubziczń id. z wsółczynnik dyskonujący (wsółczynnik zmożni) kił inwsycyjny J n momn zkończni budowy inwsycji ε wskźnik kycznych ozb włsnych bloku δ m oczn so koszów słych zlżnych od nkłdów inwsycyjnych (koszy konswcji monów uządzń) swność ngyczn buo bloku () 67

4 O x ył misj O x yłu n jdnoskę ngii chmicznj liw. W zydku nizcji bloku do chnologii CCS slni lnowgo w wzoz () w koszch kslocji znizowngo bloku więc w zdzil czsu od do ni wysęują koszy misji zniczyszczń do mosfy owsłych z slni węgl i zkuu ozwolń n misję. Zmis nich wysęuj kosz nsou dwulnku węgl do mijsc jgo skłdowni złczni i mgzynowni []. 3. Dyskusj i nliz zulów zykłdowych obliczń ołclności konomicznj nizcji isnijących bloków węglowych Anlizi ołclności konomicznj oddno nizcję nowo wybudowngo bloku n my ndkyyczn o mocy 46 W do chnologii CCS oxy-slni [ 3]. Pzyjęo ż 46W jko ż blok w oksi dwóch l gdy budown js lnowni kiogniczn moż cowć. Pondo złożono wość udziłu u ngii chmicznj liw w cłkowiym jj ocznym zużyciu dl kógo ni js wymgny zku ozwolń n misję ówną zo u jko ż od oku ni będzi już dmowych zydziłów. Pzyjęo ondo ż zowym wościom wykłdników l gz b id. odowidją kuln cny węgl gzu zkuu uwniń do misji ony dwulnku węgl id. zykłd w l ksonnci obzującj zminę w czsi cny węgl kuln jj wość wynosi l l l 4 PL/GJ 4PL/Wh. Wyniki obliczń jdnoskowgo koszu odukcji kyczności w bloku zdswiono n ysunkch 9 dl kilku wybnych z niogniczonj liczby możliwych scniuszy zmin w czsi cn liw i misji ony. ysunkch 5 zdswiono zswini oównwcz jdnoskowych koszów wywzni ngii kycznj w nowo wybudownym bloku n ndkyyczn my y w chnologii konwncjonlnj j. zy slniu węgl w mosfz owiz oz w chnologii CCS slni w mosfz lnu chniczngo oz zwcngo w odowidnij oocji dwulnku węgl (zw. ocs oxy-fu) []. Wyniki zdswiono o czym już owyżj wsomnino wiowinowo j. dl óżnych śdnich wości cn węgl w zdzil czsu zgodni z zdswionym owyżj ównnim ksonny oz dl óżnych śdnich cn zkuu uwniń do misji ony dwulnku węgl zgodni z ksonną b. Jk wynik z zulów obliczń jdnoskowy kosz k odukcji ngii kycznj w bloku cującym w chnologii oxy CCS js co njmnij dw zy wyższy od koszu k w bloku konwncjonlnym. Aby kosz n był mnijszy od koszu w bloku bz CCS o słnini cji możliw doio wówczs gdy śdni cn śd k k oxy będzi zkuu uwniń do misji ony 68

5 dwulnku węgl będzi wyższ od ok. 9PL/g 4 PL/g (obcn cn wynosi ) ys. 4. Wydj się mło wdoodobn by kidykolwik mogło o nsąić. Kosz k oxy byłby bowim wówczs znczni wyższy od koszu wywzni kyczności w blokch jądowych kóy wynosi ok. 4 PL/Wh []. Budow zm w j syucji bloków z inslcjmi CCS byłby ozbwion cłkowici snsu konomiczngo. ys.. Jdnoskow koszy odukcji ngii kycznj w bloku n my ndkyyczn o mocy 46 W w funkcji wości wykłdnik ksonny l oz sosunku cn gdzi: k doyczy bloku węglowgo zy slniu owiznym; l l k oxy doyczy bloku węglowgo zy slniu lnowym; x ccs wsółczynnik uwzgldnijący kosz nsou dwulnku węgl do mijsc jgo skłdowni złczni i mgzynowni Źódło: [] 69

6 ys. 3. Jdnoskow koszy odukcji ngii kycznj w bloku n my ndkyyczn o mocy 46 W w funkcji śdnij cny liw oz wości wykłdnik ksonny l gdzi: k doyczy bloku węglowgo zy slniu owiznym; k oxy doyczy bloku węglowgo zy slniu lnowym sd l ys. 4. Jdnoskow koszy odukcji ngii kycznj w bloku n my ndkyyczn o mocy 46 W w funkcji cny śdnij zkuu uwniń do misji ony oz wości wykłdnik ksonny b gdzi: k doyczy bloku węglowgo zy slniu owiznym; k oxy doyczy bloku węglowgo zy slniu lnowym 7 sd

7 ys. 5. Jdnoskow koszy odukcji ngii kycznj w bloku n my ndkyyczn o mocy 46 W w funkcji sosunku cn misji oz wości wykłdnik ksonny b gdzi: k doyczy bloku węglowgo zy slniu owiznym; k oxy doyczy bloku węglowgo zy slniu lnowym ysunkch 6 9 zdswiono wyniki obliczń wości jdnoskowgo koszu wywzni kyczności w bloku n ndkyyczn my y znizownym do chnologii CCS oxy-slni. Pzdswiono j w zlżności od oku ozoczęci nizcji. kłdy inwsycyjn n nizcję zyjęo w wysokości J 96 mld PL (jdnoskow nkłdy wynoszą i 6 mln PL/W). Jk wynik z nlizy wyksów im ok js odlgljszy ym mnijszy js jdnoskowy kosz kyczności. Js o oczywis bowim kosz w bloku w chnologii CCS js wyższy co njmnij dw zy od koszu bz j chnologii więc im ok ozoczęci nizcji js bdzij odlgły ym kosz jdnoskowy w znizownym bloku js mnijszy. lży zm jdnoznczni swidzić ż nizcj bloku do chnologii CCS oxy-slni js cłkowici niołcln. Kozysnij js kuowć ozwolni n misję dwulnku węgl niżi nizowć blok i ni miowć do mosfy mimo go ż kosz misji js duży. Jgo wość zy kulnj jdnoskowj (n jdnoskę ngii) cni węgl ównj 4 PL/GJ i cni misji ony ównj 9 PL wynosi 5% koszu węgl. Kosz n js więc zcim od względm wysokości o koszch zkuu węgl i kiłowym skłdnikim ocznych koszów dziłni bloku i isoni zm wływ n zwiększni jdnoskowgo koszu wywzni kyczności. w kilkunsokony wzos cny ni sowoduj jdnk ż bdzij ołcln byłby chnologi CCS ys

8 ys. 6. Jdnoskow koszy wywzni ngii kycznj w bloku o mocy 46 W n ndkyyczn my y znizownym do chnologii CCS slni lnowgo w funkcji wsółczynnik xccs uwzgldnijącgo kosz nsou dwulnku węgl do mijsc jgo skłdowni złczni i mgzynowni gdzi: doyczy 5 l uo/g; doyczy 5 l 4 uo/ g; doyczy 5 l 7 uo/g; doyczy l uo/g; doyczy l 4 uo/g; doyczy l 7 uo/g; 3 doyczy 5 l uo/g; 3 doyczy 5 l 4 uo/g; 3 doyczy 5 l 7 uo/g ys. 7. Jdnoskow koszy wywzni ngii kycznj w bloku o mocy 46 W n ndkyyczn my y znizownym do chnologii CCS slni lnowgo w funkcji śdnij cny liw oz wości ksonny l gdzi: doyczy 5 l xccs ; sd l doyczy l xccs ; doyczy 5 l xccs ; doyczy 5 l xccs ; doyczy l xccs ; doyczy 5 l xccs 7

9 ys. 8. Jdnoskow koszy wywzni ngii kycznj w bloku o mocy 46 W n ndkyyczn my y znizownym do chnologii CCS slni lnowgo w funkcji śdnij cny misji oz wości ksonny b gdzi: doyczy sd 5 l x ccs ; doyczy l x ccs ; doyczy 5 l x ccs ; doyczy 5 l x ccs ; doyczy l x ccs ; doyczy 5 l x ccs ys. 9. Jdnoskow koszy wywzni ngii kycznj w bloku o mocy 46 W n ndkyyczn my y znizownym do chnologii CCS slni lnowgo w funkcji wości wykłdników ksonny l oz b gdzi: doyczy 5 l x ccs ; doyczy l x ccs ; doyczy 5 l x ccs ; doyczy 5 l x ccs ; doyczy l x ccs ; doyczy 5 l x ccs 73

10 4. Podsumowni Wyniki zowdzonych nliz jdnoznczni okzują ż njcjonlnijszą sgią inwsycyjną w źódł ngii kycznj dl Polski gwnującą zy ym bziczńswo ngyczn kju kż co szlni wżn sbilność wność i ciągłość jj dosw js nizcj już isnijących kowni ni budow nowych bloków węglowych. kłdy nizcyjn nw zy wymini kołów i ubin owych n now o wyższych mch micznych y świżj są mł w oównniu z nkłdmi n now bloki węglow n my ndkyyczn w kóych zb budowć cłą infsukuę kowni kó w nizownych już isnij. Co njwyżj zb ją będzi ówniż zwilizowć. Jdnoskow koszy wywzni ngii kycznj w k znizownych blokch nw zy konicznym wówczs zkui ozwolń n misję są zdcydowni niższ od koszów w nowych blokch węglowych więc i odwyżki cn ngii w kju będą niwiki. Gdy zmiksuj się j ondo z koszmi z nowo wybudownych kowni jądowych o w dlszym ciągu odwyżki będą mł. Wyniki zowdzonych nliz wyźni wskzują jdnk ż zówno nizcj jk i budow nowych bloków w chnologii CCS js niołcln konomiczni. Doio oziom cnowy zkuu uwniń do misji o około 4 PL/g sowodowłby większą ołclność zsosowni chnologii CCS z lizcją slni lnowgo w mijsc obcni lizowngo slni owizngo. Koljną wżną możliwością nizcji isnijących bloków węglowych js ich ndbudow ubozsołm gzowym mimo dogigo gzu zimngo. Swność ngyczn k znizownych bloków co bdzo ison wzośni do ok. 5% i misj dwulnku węgl n Wh wyodukownj ngii kycznj zmlj o ołowę. Jdnoczśni jdnoskowy kosz wywzni w nich kyczności js ówniż ywni niski. Dl kulnych cn węgl i gzu js niwi wyższy od koszów w znizownych blokch węglowych n wyższ my y świżj. Co więcj i co bdzo wżn k ndbudow odwj moc kyczną bloku [4 5 6]. Obok nizcji isnijących bloków węglowych nlży budowć czys mjąc łn uzsdnini konomiczn kowni jądow [ 7]. Koniczny js bowim znczący zyos mocy Kjowgo Sysmu Elkongyczngo jko ż zwidywny wzos zużyci ngii kycznj w Polsc js jdnym z njwyższych w Euoi. Liu. Bnik. Hnydiuk-Sfn A.: Anliz konomiczn jdnoskowych koszów odukcji kyczności w óżnych chnologich jj wywzni Engyk n 5 6. Bnik. Bnik B. Hnydiuk-Sfn A: Oimum Invsmn Sgy in h Pow Indusy. hmicl ods. Wydwnicwo Sing w Yok 6 3. Bnik.: Poszukiwni oymlnj sgii inwsycyjnj w ngyc. odyk i wyniki zykłdowych obliczń Engyk n 5 4. Bnik. Bnik B.: chunk konomiczny w ngyc Wydwnicwo W Wszw 4 5. Bnik.: h odnizion Ponil of Gs ubins in h Col-Fid Pow Indusy. hml nd Economic Effcivnss Wydwnicwo Sing London 3 74

11 6. Bnik.: Elkowni i kociłowni gzowo-ow. Efkywność ngyczn i konomiczn W Wszw 9 (doduk W PW 7) 7. Suczwski A.: Aom o njlszy wybó dl olski owidzją o nlizy i kyk Posęy chniki Jądowj vol. 59 z. Wszw 6 Pof. d hb. inż. yszd BAIK D inż. Zbigniw BUY D inż. Ann HYDIUK-SEFA Polichnik Oolsk Wydził Inżyniii Podukcji i Logisyki Insyu Innowcyjności Pocsów i Poduków Kd Zządzni Engyką Ool ul. Pószkowsk 76 -mil:.bnik@o.ool.l z.buyn@o.ool.l.hnydiuk-sfn@o.ool.l 75