FIMAG. Kogeneracja i multitalent biogaz. Energia to życie + + Energia i jej przekształcanie. Multitalent biogaz + + kompleksowe rozwiązania

Transkrypt

1 FIMAG Kogeneracja i multitalent biogaz Energia to życie + + Energia i jej przekształcanie Multitalent biogaz + + kompleksowe rozwiązania Energia elektryczna i cieplna w dwupaku + + obiecujące rozwiązanie Postaw na jakość + + FIMAG Korzyści dla rolnika + + Analiza 11 lat Na zakończenie produkcja biogazu na wesoło + + film

2 Energia to życie Energia jest niezbędna do życia. Energia elektryczna, cieplna, gazowa bez niej niczego w życiu nie zdziałamy. Energia się nie marnuje, jest oddawana do sieci lub przekształcana Badania przeprowadzone w 2013 r. przez Rząd Federalny pokazują, że w 2020 r. energia ze źródeł odnawialnych pokryje już 47 procent zapotrzebowania na prąd w Niemczech. W ten sposób źródła odnawialne staną się głównym filarem mieszanki energetycznej. Ich rozwój sprawia, że zdeklasowały energię atomową, która po ustaleniu w ustawie rezygnacji z tego źródła energii w 2020 r. stanowi już tylko około jeden procent zasilania energią, tj. 9 miliardów kwh. Energia odnawialna przyczynia się również do redukcji zużycia paliw kopalnych węgla i gazu do produkcji prądu. Popyt na energię elektryczną jest stale zaspokojony. Nie dochodzi do przerw w zasilaniu, nie ma też zapotrzebowania na duże elektrownie. Tak przedstawiają się w skrócie prognozy branżowe dotyczące zwiększenia udziału energii odnawialnej w sektorze energii elektrycznej. Około 2/3 energii elektrycznej wytworzonej ze źródeł odnawialnych (189 TkWh) pochodzi ze źródeł zmiennych, takich jak wiatr czy słońce. Będą one coraz intensywniej zastępować elektrownie wytwarzające prąd z paliw kopalnych i nuklearnych oraz elektrownie zbiornikowe. Elastyczność farm energetycznych jest już dziś wystarczająco duża, aby zapewnić pełną integrację energii odnawialnej bez uszczerbku dla bezpieczeństwa zasilania do 2020 r. Zainstalowana moc elektryczna w Niemczech wzrośnie do 2020 r. do ponad 100 gigawatów. Obecnie produkcja prądu z odnawialnych źródeł energii wynosi 278 miliardów kilowatogodzin (kw/h). Dzięki energii odnawialnej do 2020 r. w samym tylko sektorze energii elektrycznej będzie można powstrzymać emisję ponad 200 mln ton CO 2. Energia będzie pozyskiwana ze zrównoważonych źródeł, takich jak np. biomasa, wiatr czy słońce. W mojej prezentacji chciałbym omówić jedynie potencjał energetyczny biomasy. Może ona pod wieloma względami przyczynić się do osiągnięcia tych ambitnych celów. Wytwarzanie energii ekologicznej z biogazu ma ogromny potencjał dla zasilania energią w przyszłości. Zastanówmy się, co stanie się, gdy np. słońce przestanie świecić a wiatr przestanie wiać? Właśnie wtedy biogaz będzie mógł pokazać swoje mocne strony. Sprawna regulacja procesów fermentacji oraz niezależność od warunków pogodowych a także możliwość magazynowania biogazu sprawia, że biogaz jest niezawodnym źródłem energii. Wystarczy on do pokrycia zapotrzebowania na prąd zarówno w okresie podstawowym jak i w okresie szczytowym. Dzięki temu możliwe będzie szybsze reagowanie na wahania popytu na energię elektryczną. Dzięki biogazowniom można zapobiec emisji CO 2 przy produkcji prądu. Biogazownie, których ciepło wylotowe przy produkcji prądu jest w Niemczech wykorzystywane w sieciach ciepłowniczych, zmniejszają nasze emisje CO 2 o ok. 400 g CO 2 na kwh prądu, ponieważ rośliny wykorzystywane do produkcji biogazu absorbują więcej CO 2 niż powstaje go podczas spalania biogazu.

3 Mulititalent biogaz energetyczne, takie jak kukurydzę czy rzepak, specjalnie na potrzeby produkcji biopaliw i biogazu. W 2012 r. biogazownie w Niemczech wyprodukowały 21 MW energii elektrycznej netto. Powstawanie biogazu jest w zasadzie stale towarzyszącym nam procesem, dokonującym się w naturze bez dostępu powietrza. Fakt ten wykorzystuje się w biogazowniach, tworząc za pomocą odpowiedniej technologii warunki beztlenowe mające na celu optymalizację procesu fermentacji oraz zapewnienie niezbędnych w tym celu warunków biochemicznych. Biogaz powstaje podczas procesu beztlenowych przemian enzymatycznych związków organicznych. Związkami organicznymi są wszystkie związki i substraty pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego o wysokiej zawartości węgla. Biogaz to prawdziwy multitalent, znajduje różnorodne zastosowanie w obszarach wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i paliw. Poprzez istniejące sieci gazu ziemnego i zasobniki może być wykorzystywany w sposób elastyczny i w dużej mierze niezależnie od miejsca i czasu produkcji. Dzięki temu biogaz może również stanowić przeciwwagę do zmiennej energii odnawialnej w szczególności pozyskiwanej z wiatru i słońca. Biomasa powstaje wszędzie tam, gdzie zaznacza się gospodarcza aktywność człowieka. Z biomasy uzyskuje się biogaz, a z niego energię. Również stare wysypiska śmieci, fermentujące pod ziemią, zawierają dużą ilość biomasy będącej potencjalnym surowcem wytwarzania biogazu. W sektorze rolnym także powstają tony odpadów organicznych: obornik, gnojówka, niejadalne części roślin to marnowane do tej pory źródła energii. Od kilku lat uprawia się również rośliny Ogromną zaletą biogazowni jest możliwość produkcji energii elektrycznej i cieplnej z materiału, który po prostu jest, przy zastosowaniu do napędu silnika gazu powstającego w procesie fermentacji. Do niedawna większość materiałów służących do pozyskiwania gazu była traktowana jak odpady. Biogazownia powstaje z prostych materiałów, dlatego też również na wsiach w uboższych regionach można bez problemu wybudować małą biogazownie. Dzięki temu można zapobiec wycinaniu drzew w regionie, ponieważ energia do gotowania i oświetlenia może być pozyskiwana z dostępnych lokalnie surowców odnawialnych. Biogaz powstaje w procesie beztlenowego rozkładu materiałów organicznych przez mikroorganizmy. Materiały organiczne to wszystkie materiały i substraty pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego posiadające relatywnie wysoki udział węgla. Co pozostaje? Materiały organiczne nie rozkładają się zupełnie w komorze fermentacyjnej zamieniając się w biogaz. Pozostaje tzw. Masa pofermentacyjna. Może być ona wykorzystywana jako wysoko wartościowy nawóz, będący alternatywą dla nawozów mineralnych, zamykając w ten sposób naturalny obieg. W całym procesie produkcji biogazu nie ma praktycznie niczego, co nie mogłoby zostać spożytkowane. Schemat biogazowni

4 Mulititalent biogaz Zawartość metanu i wartości opałowe biogazu Gazy alternatywne Zawartość CH 4 (Vol-%) Wartość opałowa H u,n (kwh/m³) Gaz gnilny ,0 7,0 Biogaz z przemysłowej oczyszczalni ścieków ,0 8,5 Biogaz z odpadów rolnych ,5 7,5 Biogaz z fermentacji odpadów ,5 6,5 Gaz wysypiskowy ,5 6,0 CH4 CO2 H2S Mieszanka 65% CH % CO 2 Ciepło spalania H o, n kwh/m³ 11, ,2 Wartość opałowa H u, n kwh/m³ ,3 6,5 Granice wybuchowości Vol.-% w powietrzu Temperatura zapłonu C Ciśnienie krytyczne bar Temperatura krytyczna C -82,5 31,0 100,4 -- Gęstość r n kg/m³ 0,72 1,98 1,54 1,2 Gęstość względna d (powietrze = 1) 0,55 1,5 1,2 0,9 Liczba Wobbego W o, n kwh/m³ 14, ,6 Liczba metanowa MZ Prędkość spalania cm/sec

5 Energia elektryczna i cieplna w dwupaku Zrównoważone podejście do energii pierwotnej, charakteryzujące się nastawieniem na ochronę surowców, znacząco przyczynia się do ochrony środowiska. Elektrociepłownie blokowe wykorzystują skojarzoną gospodarkę energetyczną i dzięki dostosowanemu do zapotrzebowania wytwarzaniu prądu i ciepła przyczyniają się do wydajnego zasilania energią.! Zasada jest bardzo prosta. Silnik napędza generator, który z kolei wytwarza energię elektryczną. Równolegle powstaje duża ilość energii cieplnej, która może być wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń lub podgrzewania wody użytkowej. Możliwa jest również, np. za pomocą procesu absorpcji, korzystna finansowo przemiana podgrzanej wody w chłód. Dzięki temu można intensywnie wykorzystywać ciepło również latem. Energia cieplna może być magazynowana w zasobnikach buforowych. Umożliwia to przedłużenie czasu eksploatacji jednostek kogeneracyjnych, tzw. elektrociepłowni blokowych BHKW, i produkcję ciepła również wówczas, gdy potrzebny jest tylko lukratywny prąd. Tym właśnie, jak również wieloma innymi szczegółami, różni się jakość i system sterowania elektrociepłowni blokowej. Szczegóły te jednak ostatecznie decydują o możliwości opłacalnych uzysków energii.

6 Postaw na jakość Elektrociepłownia blokowa w biogazowni jest kluczowym elementem, odpowiadającym za ekonomiczną eksploatację biogazowni. Firma FIMAG jest symbolem jakości i rzetelności. Od ponad 70 lat To przedsiębiorstwo z niemieckiego miasteczka Finsterwalde produkuje energię elektryczną już od ponad 70 lat. W dziedzinie kogeneracji rozwijamy i produkujemy elektrociepłownie blokowe w wersji jedno- lub wielomodułowej indywidualne i dostosowane do każdego zastosowania. Elektrociepłownie blokowe (BHKW) firmy FIMAG Finsterwalder Maschinen- und Anlagenbau GmbH są dostosowywane do indywidualnych potrzeb Klienta, zgodnie z charakterystyką danej lokalizacji. Nasze urządzenia o spektrum mocy elektrycznej kw nadają się do niemalże każdego zastosowania. Dzięki połączeniu kilku modułów można uzyskać moc ponad 1 MW. Moduł kompaktowy Optymalnie dostosowany do pomieszczenia moduł BHKW posiada zintegrowaną izolację dźwiękową umieszczoną w ramie zewnętrznej i został opracowany specjalnie do montażu w budynku na jak najmniejszej powierzchni. Moduł kontenerowy Moduł kontenerowy BHKW jest urządzeniem gotowym do eksploatacji, wyposażonym w urządzenia peryferyjne, takie jak system wentylacji, chłodnicę stołową i system odprowadzania gazów wylotowych, i jest przewidziany specjalnie do elastycznego montażu na wolnym powietrzu, niezależnie od budynku.

7 Korzyści dla rolnika wynikające z zastosowania elektrociepłowni blokowej FIMAG Dzięki wykorzystaniu elektrociepłowni blokowej rolnik staje się producentem energii i może sprzedawać wytworzony prąd bazując na pewności uzysku. Przykładem wydajności elektrociepłowni blokowych firmy FIMAG może być biogazownia przy hodowli krów mlecznych w niemieckim Lichtenbergu. Elektrociepłownie blokowe są wyposażone w wymienniki ciepła do zimnej wody i gazów wylotowych z przepływem omijającym (w razie gdyby ciepło nie było wykorzystywane). System jest sterowany za pomocą rozdzielni. Energia elektryczna jest w całości sprzedawana do sieci publicznej. Ciepło jest wykorzystywane częściowo do podgrzania substratu i ogrzewania budynków. Biogazownia została zbudowana 12 lat temu a elektrociepłownia blokowa przepracowała już do tej pory roboczogodzin. Dane dla hodowli liczącej 800 sztuk bydła: Budowa Dane analityczne: obornik Kwiecień 2013 prąd m³/h 230 kw m³/h 174 kw czas eksploatacji Kofermenty rg. kukurydza, resztki paszy, trawa, pozostałości z silosu, łącznie: 4 tony/ dzień rg. zboże, resztki paszy, kiszonka, trawa: 4t/dzień Gaz powstający z kiszonki i obornika (ok. 200 m³/h) ustalono za pomocą pomiarów dla średniej zawartości metanu - 52 Vol%. Gazy powstające ze zboża i obornika (ca. 600 m³/h) charakteryzują się większą zawartością metanu ok. 55 Vol% i są tym samym wydajniejsze pod względem energetycznym. Zastosowanie kofermentów w biogazowni w Lichtenbergu zależy od argumentów ekonomicznych i okresu żniw. Koszty biogazowni pracującej z 2 elektrociepłowniami blokowymi (BHKW) o rocznym przebiegu ok /rok Budowa w 2001 r., łączny koszt inwestycji (BHKW ) Rozszerzenie o dodatkowy BHKW w 2007 r (BHKW ) Łączny koszt inwestycji po uruchomieniu w 2007 r Koszty konserwacji/utrzymania w należytym stanie 2 elektrociepłowni blokowych średnio w okresie 12 lat /rok Koszty konserwacji innych komponentów biogazowni średnio w okresie 12 lat /rok Doliczyć należy również koszty związane z pozyskaniem kofermentów, odsetki i inne koszty kapitałowe. Uzysk: Rolnik w Niemczech otrzymuje obecnie 0,21 /kwh za prąd wyprodukowany w biogazowni w Lichtenbergu. W skali rocznej daje to przychód rzędu Biogazownia zamortyzowała się. Elektrociepłownia blokowa o mocy 230 kw pracuje 24 godziny na dobę, druga elektrociepłownia blokowa o mocy 170 kw jest przewidziana do pracy w godzinach szczytowych oraz w okresach przejściowych w czasie konserwacji, wykonywania prac mających na celu utrzymanie urządzenia w należytym stanie, podczas usterek elektrociepłowni o mocy 230 kw. Stałą eksploatacje zapewnia drugi moduł elektrociepłowni. Szczególnie istotna jest stała kontrola i konserwacja przez firmę FIMAG. W celu zapewnienia sprawnego działania wszystkich komponentów, FIMAG stosuje zawsze najnowsze przyrządy i metody pomiarowe. Stosowane są również nowe technologie, w szczególności dotyczące doprowadzania gazu i techniki zapłonu, po uprzednim uzgodnieniu z rolnikiem. Dokładna konserwacja elektrociepłowni blokowej w biogazowni w Lichtenbergu, prowadzona przez specjalistyczny personel, znacząco przyczynia się do bezpiecznej eksploatacji. Dopiero po przepracowaniu roboczogodzin niezbędna była wymiana cylindrów silnika gazowego. Głowice cylindrów były czyszczone i przy roboczogodzin zostały wymienione po raz drugi.

8 A na zakończenie produkcja biogazu na wesoło

9 inż. dypl. (FH) Peter Stanke inż. dypl. Christoph Zschörner FIMAG Grenzstraße 41 D Finsterwalde web: mail: