Postęp jest niewątpliwie rzeczą dobrą jeśli uzgodni się jego kierunek (Aldous Huxley)

Transkrypt

1 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej Marek KULESA, Bogumił DUDEK Partner RE Sp. z o.o., Paweł HAŁAS Nor-Blin Sp. z o. o. PROJEKTY MAŁYCH, LOKALNYCH ŹRÓDEŁ KOGENERACYJNYCH W STRATEGIACH GMIN PRZYKŁADY REALIZACJI KOGENERACJI GAZOWEJ W GMINNEJ ENERGETYCE KOMUNALNEJ PROJECTS OF SMALL-SCALE LOCAL COGENERATION IN STRATEGIES OF COUNTIES EXAMPLES OF USING GASEOUS FULES FIRED CHP IN MUNICIPAL ENERGY SYSTEMS Streszczenie. W pracy przedstawiono podstawowe cechy charakterystyczne gazowych źródeł kogeneracyjnych w świetle definicji technologii generacji rozproszonej. Omówiono możliwości i aspekty stosowania tej technologii w gminnych systemach energetycznych. Wskazano także na nowe trendy na rynku energii odchodzenia podejścia branżowego w kierunku energetyki lokalnej. Przedstawiono i omówiono przykłady zrealizowanych projektów. Summary. Possibilities and different aspects of using gaseous fuels based cogeneration in local energy systems is discussed in this paper. The characteristics of small-scale cogeneration is presented in the light of the definition of distributed generation technology. The new trends in energy market that change the approach for planning the energy system development are indicated and discussed. These trends move an attention from particular branches of energy towards local complex energy systems. The examples of the projects are also shown. MOTTO Postęp jest niewątpliwie rzeczą dobrą jeśli uzgodni się jego kierunek (Aldous Huxley) 1. Kogeneracja jako przykład generacji rozproszonej Definicja generacji rozproszonej nie została bezpośrednio uwzględniona w ustawie Prawo energetyczne [14], regulującej zasady kształtowania polityki energetycznej państwa, zasady i warunki zaopatrzenia i użytkowania paliw i energii, w tym ciepła, oraz działalności przedsiębiorstw energetycznych. Definicja źródeł rozproszonych według Grupy Roboczej CIGRE mówi, że do źródeł rozproszonego wytwarzania można zaliczyć źródła o mocach nie przekraczających MWe, których rozwój nie jest planowany centralnie, nie podlegają też one centralnemu dysponowaniu mocą i przyłączone są najczęściej do sieci rozdzielczej. Na świecie przyjmowane są następujące przykładowe górne wartości mocy jednostek zaliczanych do energetyki rozproszonej: w Stanach Zjednoczonych (wg EPRI) granica wynosi 50 MWe, w Wielkiej Brytanii 100 MWe, ale na przykład w Szwecji 1,5 MWe [12]. Do rozproszonego wytwarzania energii elektrycznej zalicza się: jednostki pracujące w skojarzeniu (turbiny i silniki na paliwo gazowe), małe elektrownie wodne (MEW), Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 245

2 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych... elektrownie wiatrowe, ogniwa fotowoltaniczne (elektrownie słoneczne), ogniwa paliwowe, wytwarzanie energii elektrycznej z biomasy, wytwarzanie energii elektrycznej ze źródeł geotermalnych. Generacja rozproszona, rozumiana jako źródła zlokalizowane u odbiorcy końcowego jest najbliżej spełnienia warunków stania się przedmiotem inwestycji komercyjnych. Najczęściej proponuje się prowadzenie analiz przygotowawczych z pozycji niezależnego inwestora bazując na strukturze project finance oraz z pozycji dużej firmy wytwórczej powiązanej z innymi firmami uzyskującymi efekty synergiczne przy budowie źródeł rozproszonych[7], [9]. Kogeneracja z kolei jest utożsamiana jako produkcja energii elektrycznej i ciepła w źródłach skojarzonych. Często kogeneracja jest dzielona na generację rozsianą o mocy elektrycznej od kilkunastu kilowatów do około 1 MW oraz kogenerację rozproszoną - produkcję energii elektrycznej i ciepła w źródłach skojarzonych o mocy elektrycznej od około 1 MW do kilkunastu MW. Na etapie analiz przygotowawczych w zakresie generacji rozproszonej, w tym w szczególności, kogeneracji gazowej (jednoczesnej produkcji ciepła i energii elektrycznej przy wykorzystaniu paliwa gazowego), bardzo istotne jest uwzględnienie szeregu rodzajów ryzyka, do których zaliczyć można m.in. [7], [9]: ryzyko regulacji w zakresie ustawy Prawo energetyczne, ryzyko polityki energetycznej, ryzyko błędnej oceny wielkości rynku inwestycji w gminach, ryzyko prywatyzacji rynków energii elektrycznej i ciepła, ryzyko utraty szansy wejścia na rynki energetyczne. Planowany rozwój technologii generacji rozproszonej (wg Merrill Lynch) przedstawiono na rys. 1 [9]. Żródła energii elektrycznej Sieć ( źródła systemowe) Silniki tłokowe (np. samochody elektryczno-spalinowe jako mikroelektrownie) Odnawialne Koszt Penetracja rynku Akceptacja ekologiczna Jakość energii Niezawodność/ łatwość użycia Mikroturbiny Ogniwa paliwowe Legenda najbardziej korzystny korzystny nieokreślony w procesie zmian niekorzystny najbardziej niekorzystny Rys. 1. Technologie rozwojowe w generacji (wg Merrill Lynch) [19] 246 Centrum Doskonałości OPTI_Energy

3 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej Kogeneracja jako skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej przy maksymalnym ograniczeniu strat przesyłu i transformacji charakteryzuje się tym, iż na jednostkę czasu przypada określona ilość energii elektrycznej i cieplnej. Zasada ta wynika z genezy stosowania skojarzenia czyli skrócenia łańcucha przemian termodynamicznych, a więc zmniejszenie strat związanych z procesami nieodwracalnymi np.: tarciem, mieszaniem, przepływem energii. Przykładowe porównanie wykresów sprawności wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w sposób konwencjonalny oraz przy wykorzystaniu kogeneracji zestawiono na poniższym rys. 2. Umownie do tzw. małych układów skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej zaliczane są często układy generujące moc od 5 do kw e. Natomiast do układów średnich zalicza się skojarzone układy generujące moc powyżej do (nawet ) kw e. Rys. 2. Przykładowe porównanie wykresów sprawności wytwarzania energii Układy kogeneracyjne z silnikami tłokowymi składają się z trójfazowego synchronicznego lub asynchronicznego generatora prądu (automatycznie synchronizującego się z siecią elektryczną) oraz sprzęgniętego z nim gazowego lub olejowego tłokowego silnika spalinowego. Silnik i generator posadowione są na specjalnej ramie nośnej, która nie wymaga kosztownego fundamentu. Całość posiada specjalnie zaprojektowaną obudowę tłumiącą odgłosy pracy silnika i generatora. W skład wyposażenia wchodzą: zespoły do odzysku ciepła (wymienniki ciepła); automatyka pomiarowa, regulacyjna; układ doprowadzenia gazu; mieszalnik; automatyczne uzupełnianie ubytków oleju smarnego silnika ze specjalnego zbiornika rezerwowego (wyeliminowano tym samym konieczność zatrzymań urządzenia). Wszystkie wymienione elementy wchodzą w skład jednego modułu. Agregaty kogeneracyjne wyposażone są w mikroprocesorowy system sterowania. Układ elektroniczny kontroluje automatycznie wszelkie parametry pracy urządzenia oraz rejestruje jego stany ruchowe przekazując informacje do nadrzędnego układu sterowania bądź z wykorzystaniem łączy telefonicznych lub radiowych do centralnej dyspozytorni. Układ ten pozwala na odtworzenie Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 247

4 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych... każdego stanu czy zdarzenia dotyczącego pracy agregatu jak również urządzeń towarzyszących. Główną zaletą jest jednak fakt, iż maszynownie z tego typu sterowaniem są praktycznie bezobsługowe. Agregaty kogeneracyjne odznaczają się bardzo wysoką dyspozycyjnością roczną sięgającą nawet 96%, a więc są to wartości porównywalne z turbinami gazowymi. Wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w jednym źródle opartym o gazowe silniki tłokowe ma wiele zalet m.in.: obniża zużycie paliwa na wytworzenie jednostki energii; zwiększa sprawność ogólną procesu wytwarzania energii; pozwala na utylizowanie gazów szkodliwych w tym biogazu; umożliwia pracę na niskim i średnim zakresie ciśnień gazu ziemnego; eliminuje powstawanie związków siarki (zmiana paliwa ze stałego na gazowe); zmniejsza straty przesyłu energii na drodze wytwórca odbiorca; umożliwia pełne i elastyczne sterowanie procesem wytwarzania energii; zasilany jest paliwami uważanymi za ekologiczne (m.in. gazem ziemnym); obniża powstawanie CO 2, NO x, CO w trakcie spalania (stosowane są katalizatory); zabezpiecza moc, utrzymuje stałą częstotliwość, stałe napięcie, kompensuje moc; istnieje możliwość zasilania urządzeń paliwami gazowymi jak i płynnymi; możliwa jest rozbudowa układów o dodatkowe moduły; kompaktowa, modułowa konstrukcja z obudową tłumiącą hałas pozwala na maksymalne wykorzystanie miejsca w maszynowni oraz obniża koszty robót towarzyszących. Ogólnie można stwierdzić, że obiekty predysponowane do zastosowania gospodarki skojarzonej opartej o silniki tłokowe to przede wszystkim: pływalnie, baseny, sanatoria, domy akademickie, itd. (w wymienionych obiektach stosowane są zazwyczaj agregaty o mocy od 20 kwe do 500 kwe, przy czym moc najwyższą stosuje się przy zainstalowaniu dwóch i więcej agregatów); ciepłownie, elektrociepłownie, kotłownie blokowe, itd. (w wymienionych obiektach stosowane są zazwyczaj agregaty o mocy od 20 kwe na pokrycie potrzeb własnych, np. napędu pomp obiegowych poprzez układy100 kwe do 2000 kwe, realizowane są również układy powyżej 2000 kwe; przy czym przy mocach wyższych preferuje się instalowanie układów złożonych z dwóch i więcej agregatów); oczyszczalnie ścieków, zakłady chemiczne, spożywcze, mechaniczne, rafinerie, itp. 2. Generacja rozproszona jako podstawa lokalnej gospodarki energetycznej, z uwzględnieniem najnowszych trendów w postaci przedsiębiorstw multienergtycznych Rynek energii coraz powszechniej jest postrzegany jako rynek trzech sieciowych nośników energii: ciepła, gazu i energii elektrycznej. Krystalizują się nowe trendy w tych obszarach rynku. Najważniejszy z trendów polega na zmianie podejścia branżowego, na podejścia lokalne gminne ze szczególnym uwzględnieniem generacji rozproszonej. Powstaje także nowy typ przedsiębiorstw energetycznych, otwartych na konkurencję w swoich tradycyjnych obszarach działalności, a także poza tymi obszarami. Efekt skali technicznej źródeł i systemów, zwłaszcza sieciowych zastępowany jest efektem generacji rozproszonej i koordynacji technologicznej obejmującej wytwarzanie, przesyłanie i użytkowanie energii. Coraz więcej dotychczasowych przedsiębiorstw energetycznych (wytwórczych, przesyłowych oraz obrotu) w swoich strategiach przewiduje ekspansję na rynek generacji rozproszonej. Ustawa Prawo energetyczne [14] oraz Założenia polityki energetycznej Polski do 2020 roku [17] wraz z ich korektą szczególnie ważną rolę w zakresie kształtowanie lokalnej 248 Centrum Doskonałości OPTI_Energy

5 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej polityki energetycznej powierzają samorządom gmin. Także generacja rozproszona jest coraz częściej uwzględniana w planowaniu strategicznym na poziomie gmin w szczególności w strategiach rozwoju gmin; założeniach do planów oraz w planach zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe; rzadziej w studiach uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego oraz miejscowych planach zagospodarowania przestrzennego. Do zadań własnych gminy zgodnie z art. 18 ustawy Prawo energetyczne, w zakresie zaopatrzenia w energię elektryczną, ciepło i paliwa gazowe należy: 1) planowanie i organizacja zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe na obszarze gminy (w tym obligatoryjne opracowanie projektu założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe); 2) planowanie oświetlenia miejsc publicznych i dróg znajdujących się na terenie gminy; 3) finansowanie oświetlenia ulic, placów i dróg, znajdujących się na terenie gminy, dla których gmina jest zarządcą. Planowanie zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe pozostaje w ścisłym związku z pozostałymi planami tworzonymi przez gminy, przedsiębiorstwa energetyczne oraz innych uczestników rynku energetycznego, w tym w szczególności (rys. 3): strategią rozwoju gminy; studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy oraz miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego; planami rozwoju przedsiębiorstw energetycznych zajmujących się przesyłaniem i dystrybucją paliw gazowych, ciepła lub energii elektrycznej; planami pozostałych przedsiębiorstw energetycznych, odbiorców ciepła, energii elektrycznej i paliw gazowych, wspólnot mieszkaniowych itp. STRATEGIA ROZWOJU GMINY STUDIUM UWARUNKOWAŃ I KIERUNKÓW ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO GMINY MIEJSCOWY PLAN ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO GMINY USTAWA O ZAGOSPODAROWANIU PRZESTRZENNYM PROJEKT ZAŁOŻEŃ DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ I PALIWA GAZOWE ZAŁOŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ IPALIWA GAZOWE PROJEKT PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ I PALIWA GAZOWE PLAN ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ I PALIWA GAZOWE USTAWA PRAWO GMINY PLANY ROZWOJOWE PRZEDSIĘBIORSTW SIECIOWYCH ENERGETYCZNE PRZEDSIĘ- BIORSTWA SIECIOWE PLANY ROZWOJOWE PO- ZOSTAŁYCH PRZED- SIĘBIORSTW ENERGET. PLANY PRZEDSIĘBIORSTW, WSPÓLNOT MIESZKANIOWYCH ITP. POZOSTALI UCZESTNICY RYNKU - wymagania ustawowe - podmioty planujące Rys.3. Powiązania projektu założeń z innymi dokumentami planistycznymi w gminie Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 249

6 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych... Planowanie zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe powinno objąć wszystkie procesy energetyczne zachodzące na terenie działania gminy: wytwarzanie, przesyłanie i dystrybucję oraz obrót poszczególnymi nośnikami: energią elektryczną, ciepłem i gazem. W procesie planowania, gmina cały czas powinna zdawać sobie sprawę, że występuje w ścisłym związku z poszczególnymi podmiotami działającymi na rynku. Przy określaniu swojej pozycji oraz uszczegółowianiu zadań przed nią stojących musi uwzględniać reguły rynkowe i interesy (często przeciwstawne) poszczególnych podmiotów lokalnych rynków energetycznych. Podmioty te natomiast powinny być czynnymi uczestnikami realizowanego przez gminę procesu planowania. Projekt założeń sporządzany dla obszaru gminy lub jej części i powinien obejmować: 1) ocenę stanu aktualnego i przewidywanych zmian zapotrzebowania na ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe; 2) przedsięwzięcia racjonalizujące użytkowanie ciepła, energii elektrycznej i paliw gazowych; 3) możliwości wykorzystania istniejących nadwyżek i lokalnych zasobów paliw i energii, z uwzględnieniem skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej oraz zagospodarowania ciepła odpadowego z instalacji przemysłowych; 4) zakres współpracy z innymi gminami. Wykonanie przez gminy projektów założeń było jednym z obszarów, przeprowadzonej w okresie od września 2001r. do stycznia 2002r. kontroli Najwyższej Izby Kontroli (kontrola planowa P/01/059 pn. Funkcjonowanie rynków energii cieplnej). Siedem spośród 15 kontrolowanych urzędów gmin, nie wykonało zadań związanych z opracowaniem projektu założeń pomimo upływu trzech lata od wejścia w życie Prawa energetycznego. Najczęściej występującą przyczyną tego stanu były prace związane z aktualizacją bądź przygotowaniem nowych miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. Należy jednak podkreślić, że fakt ten nie może być usprawiedliwieniem dla gmin. Konsekwencją braku ww. projektów założeń było nieopracowanie przez siedem spośród 17 skontrolowanych przedsiębiorstw energetyki cieplnej planów rozwoju w zakresie zaspokojenia obecnego i przyszłego zapotrzebowania na energię cieplną dla obszaru swojego działania. [10] Niektóre gminy z etapu planistycznego wkraczają już w realizację małych projektów energetycznych opartych na generacji rozproszonej, w tym w szczególności kogeneracji gazowej. Generacja rozproszona staje się także alternatywą dla dostaw energii elektrycznej i ciepła dla odbiorców, częściej jednak przemysłowych niż komunalno - bytowych. Coraz częściej jednak generacją rozproszoną zainteresowanie wyrażają także spółdzielnie mieszkaniowe, poszukując możliwości dostaw nośników energii tańszych od dotychczasowych (najczęściej dostaw ciepła realizowanych przed przedsiębiorstwa energetyki cieplnej oraz dostaw energii elektrycznej realizowanych przez zakłady energetyczne). W wyniku rozwoju generacji rozproszonej, w chwili obecnej zapotrzebowanie na ciepło w znacznej mierze warunkuje dostawy energii elektrycznej. Rozwój małych projektów energetycznych opartych na źródłach skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej stanowi podstawę do działań na lokalnych rynkach energetycznych. Ze względu na powiązanie procesu technologicznego zachodzącego w układach skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej powstają nowe przedsiębiorstwa zajmujące się kompleksowymi dostawami nośników energii tzw. przedsiębiorstwa multienergetyczne/infrastrukturalne i usług dodanych (PM/PI) [11]. Ważnym aspektem w obszarze tego typu przedsiębiorstw jest możliwość powiązania koncepcji powstawania, funkcjonowania i rozwoju tego typu przedsiębiorstw z formułą małej i średniej przedsiębiorczości. W aspekcie tym ważnym 250 Centrum Doskonałości OPTI_Energy

7 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej elementem będzie m.in. analiza możliwości wykorzystania w procesie powstawania i funkcjonowaniu przedsiębiorstw nowej generacji, zawartych w strategii rządu działań na rzecz stworzenia korzystnych warunków rozwoju sektora małych i średnich przedsiębiorców w Polsce [2]. 3. Miejsce gminnej przedsiębiorczości Zgodnie z [8] oraz [17] w ciągu kolejnych trzech, czterech lat ukształtuje się nowy, stosunkowo stabilny porządek, którego główną cechą będzie zdolność rynkowego dostosowywania się do zmiennego otoczenia makroekonomicznego. Od 2002 roku widoczny jest zarys tego nowego porządku. Jest to porządek, w którym można wyróżnić pięć poziomów. Na pierwszym poziomie występują inwestorzy zewnętrzni (głównie zagraniczni). Na drugim poziomie są istniejące krajowe przedsiębiorstwa elektroenergetyczne (około 70 przedsiębiorstw) oraz PGNiG S.A. Dla trzeciego poziomu są charakterystyczne przedsiębiorstwa sieciowo ukierunkowane. Są to przedsiębiorstwa nowego typu, działające w skali regionalnej, np. w skali województwa, dla których nie kapitał jest najważniejszy a zdolność do współdziałania z licznymi podmiotami na rynku. Przedsiębiorstwa te realizują swoje zadania w dużej części przy pomocy kadry bardzo wysokiej jakości, pracującej z wykorzystaniem modelu samozatrudnienia. Przykładem przedsiębiorstwa charakterystycznego dla trzeciego poziomu jest przedsiębiorstwo IGG Zachód (Infrastruktura Gminna - Grupa Zachód) utworzone w grudniu 2001r. Na czwartym poziomie są istniejące gminne przedsiębiorstwa ciepłownicze (około 3000 przedsiębiorstw w kraju). Dla piątego poziomu charakterystyczne są przedsiębiorstwa nowej generacji PM/PI działające w skali poszczególnych gmin, wykorzystujące efekt zakresu działania. Działalność tych przedsiębiorstw ukierunkowana jest na inwestowanie w infrastrukturę gminną oraz na eksploatację tej infrastruktury i jej zarządzanie, zatem kapitał ma podstawowe znaczenie dla funkcjonowania przedsiębiorstw działających na piątym poziomie struktury organizacyjnowłasnościowej. Wymagania w stosunku do kadry są natomiast znacznie mniejsze niż w przypadku przedsiębiorstw ukierunkowanych sieciowo (działających na trzecim poziomie struktury), podstawowe znaczenie ma za to wykorzystanie standardowych procedur. 4. Przykłady zrealizowanych projektów Zbiorcze zestawienie wybranych projektów skojarzonej gospodarki energetycznej wykorzystującej tłokowe silniki gazowe przedstawiono w tabeli 1. W dalszej części referatu szerzej scharakteryzowano cztery projekty. Przykład 1. Projekt Winnica aktywizacja zakładu energetycznego oraz lokalnych społeczności w zakresie dostaw mediów (w tym w szczególności ciepła) Przykładem aktywizacji lokalnych społeczności w zakresie dostaw mediów jest projekt - elektrociepłowni w Winnicy, której uruchomienie miało miejsce w październiku 2001 roku. Elektrociepłownia w Winnicy jest gazową elektrociepłownią małej mocy, opartą o technologię gazowych silników tłokowych. Elektrociepłownia powstała w wyniku modernizacji kotłowni zasilającej budynki oświatowe (szkoła podstawowa, przedszkole), budynki budownictwa wielorodzinnego oraz budynki użyteczności publicznej (Urzędu Gminy) (rys.4). W elektrociepłowni zainstalowano kotły gazowo-olejowe o mocy 2x405 kwt oraz dwa gazowe agregaty kogeneracyjne o mocy 2 x 22 kwe, 2 x 45,5 kwt. Oprócz modernizacji źródła ciepła przeprowadzono również modernizację budynku elektrociepłowni i sieci ciepłowniczej. Elektrociepłownia w Winnicy jest przykładem współpracy Zakładu Energetycznego Płock Multienergetycznego Przedsiębiorstwa Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 251

8 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych... Sieciowego Sp. z o.o. (ZEP MPS) - spółki córki lokalnego, sieciowego przedsiębiorstwa energetycznego (Zakładu Energetycznego Płock SA) oraz gminy Winnica w zakresie optymalizacji dostaw mediów dla społeczności gminy. Bezpośrednim inwestorem pierwszego z zadań obejmującego projekt Winnica (modernizacja źródła) był ZEP MPS, natomiast remont sieci ciepłowniczej przeprowadziły władze gminne Winnicy Rys.4. Mapka sieci ciepłowniczej i odbiorców elektrociepłowni Winnica 252 Centrum Doskonałości OPTI_Energy

9 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej Tabela 1 Przykłady wybranych kogeneracyjnych projektów energetycznych z wykorzystaniem tłokowych silników gazowych zlokalizowane na terenie Polski [1], [3], [6] Lp. Lokalizacja 1 2 Pozezdrze k. Giżycka Poznań - Szamotuły Odbiorca/inwestor Ośrodek agroturystyki firmy Boma, Ekoenergoterm Zarząd Miasta i Gminy Szamotuły, Energetyka Poznańska SA (ENEA) 3 Kartuzy Szpital Powiatowy 4 Pogorzelica 5 Poznań pływalnia POSiR 6 Ostrołęka 7 Winnica 8 Tarnowskie Góry Dom wczasowy, ośrodek Mir- Mar, całość energii elektrycznej produkowana na potrzeby ośrodka POSiR (na potrzeby basenu i cwu), Energetyka Poznańska SA (ENEA) Zakład Mleczarski Hochland Polska Sp. z o.o. układ pracujący ma potrzeby budownictwa wielorodzinnego, szkoły oraz budynków użyteczności publicznej/inwestor ZEP-MPS Górnośląskie Centrum Rehabilitacji Repty 9 Białystok Zakłady Biatel 10 Żyrardów Zgłobień k. Rzeszowa Lublin - Stężyca 13 Września 14 Cmolas 15 Tuchów Przedsiębiorstwo Gospodarki Komunalnej Żyrardów - oczyszczalnia ścieków gospodarstwa szklarniowe gospodarstwa szklarniowe p. Jarosława Ptaszka (1) oraz p. Dariusza Ptaszka (2) pływalnia, rozwiązanie wyspowe zakład przetwórstwa owocowo warzywnego Cmolfrut budownictwo wielorodzinne oraz budynki użyteczności publicznej/inwestor Polskie Elektrownie Gazowe Sp. z o.o. Agregaty kogeneracyjne Tedom model Plus 10 A 9 kwe, 21 kwt Zentec 230 HR 257 kwe, 387 kwt Viessmann model GG43i 43 kwe, 72 kwt Tedom model Plus 10 A 9 kwe, 21 kwt G.A.S. Energietechnik GmbH 115 kwe, 195 kwt Jenbacher 836 kwe, 1013 kwt 2xTedom model Premi 22 AP 2x22 kwe, 2x45,5 kwt Tedom model 260 CAT SPE 255 kwe, 419 kwt Viessmann 22 kwe, 45,5 kwt Tedom model Cento 150 SPI 150 kwe, 226 kwt agregat z silnikiem Fiata Tipo 20 kwe, agregat z silnikiem IVECO 100 kwe (1) 2 ak ABB (silnik Caterpillar) 1030 kwe, 1700 kwt (2) Guascor 930 kwe, 1300 kwt M.A.N. 110 kwe, 180 kwt Jenbacher 580 kwe, 700 kwt Tedom model 66 kwe i 106 kwt Kotły Viessmann - kocioł wodny (64 kwt) dwa kotły gazowe () Viessmann Paromat Triplex (2x345 kwt) ogrzewanie elektryczne Viessmann Paromat Simplex (2x405 kwt) Viessmann kotły wodne i parowe (ok. 10 MWt) Viessmann (2x285 kwt) Termin realizacji wrzesień 1999r. początek 2000r. marzec 2001r. maj 2000r. sierpień 2000r. od sierpnia 2002 (zasilany z gazociągu) październik 2001r. listopad 2001r. listopad 2001 maj 2002 r. październik 2002 r r. REMEHA o mocy 470 kwt lipiec 2003r. Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 253

10 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych... Przykład 2. Projekt Tarnowskie Góry zastosowanie skojarzonego źródła ciepła bezpośrednio u odbiorcy końcowego Prace modernizacyjne w Samodzielnym Publicznym Zakładzie Opieki Zdrowotnej Repty - Górnośląskie Centrum Rehabilitacji w Tarnowskich Górach (GCR Repty) rozpoczęte zostały w październiku-listopadzie 2001 roku. Modernizacji podlegały : budynki termomodernizacja, sieć cieplna wraz z wymiennikami ciepła, kotłownia. W wyniku optymalizacji układu cieplnego zaprojektowano elektrociepłownię zdolną do produkcji pary oraz gorącej wody. Zgodnie z projektem technicznym w części wytwarzającej ciepło w postaci wody do zabudowy przewidziano 3 kotły Viessmann Turbomat RN-HW o mocy 2,6 MWt, 1 kocioł Viessmann Paromat-Simplex 1,12 MWt, 1 agregat kogeneracyjny Tedom 400 CAT o mocach 537 kwt oraz 380 kwe (na etapie realizacji inwestycji agregat Tedom 400CAT zastąpiono jednostką Tedom 260 CAT o mocach 420 kwt oraz 255 kwe). (rys.5) W części wytwarzającej ciepło w postaci pary wodnej zaprojektowano: 2 kotły Viessmann Turbomat RN-HD o mocy 1,31 MWt (wydajność 2 t/h). Zaprojektowany układ pozwala na pracę agregatu kogeneracyjnego na wydzieloną wyspę. Układ regulacji agregatu kogeneracyjnego pozwala na zachowanie odpowiedniego poziomu napięcia oraz częstotliwości w układzie wyspowym. Natomiast układ synchronizacji pozwala na łączenie agregatu z siecią elektroenergetyczną w dowolnym czasie. Głównym założeniem modernizacji było przeprowadzenie inwestycji przy minimalnych nakładach ze strony GCR Repty. Organizacja finansowania inwestycji stała się kluczowym zagadnieniem warunkującym pomyślną realizację inwestycji. Warunkiem koniecznym było zapewnienie pokrycia minimum 20% niezbędnych nakładów finansowych ze środków własnych. W przypadku GCR Repty było to pisemne zapewnienie Marszałka Sejmiku Śląskiego o przyznaniu funduszy GCR Repty. Środki pomocowe stanowiły wyłącznie dotacje udzielone przez takie organizacje jak: EkoFundusz, NFOŚiGW, WFOŚiGW. 254 Rys. 5. Agregat kogeneracyjny zainstalowany w GCR Repty o moc 0,26 MWe, 0,42 MWt Centrum Doskonałości OPTI_Energy

11 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej Przykład 3. Projekt Szamotuły - zastosowanie skojarzonego źródła ciepła i energii elektrycznej bezpośrednio współfinansowane ze środków pomocowych Lokalna elektrociepłownia w Szamotułach powstała w wyniku współpracy Zarządu Miasta i Gminy Szamotuły, Energetyki Poznańskiej S.A. i firmy holenderskiej Essent Duurzzam oraz holenderskiej agendy rządowej SENTER jako wspólne przedsięwzięcie polsko-holenderskie dla ochrony środowiska i efektywnego wytwarzania energii elektrycznej oraz ciepła. Eksploatacją elektrociepłowni zajmuje się spółka COGEN. Projekt obejmował modernizację 2 lokalnych kotłowni węglowych wytwarzających ciepło w przestarzałych instalacjach o niskiej sprawności wytwarzania ciepła sięgającej ok. 60%. Celem modernizacji było: modernizacja kotłowni w celu podniesienia sprawności wytwarzania ciepła do ok.87%, ograniczenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery poprzez zastosowanie paliwa gazowego. Prace nad modernizacją kotłowni zostały rozpoczęte latem 1998 r., w I etapie została uruchomiona kotłownia gazowa (październik 1998 r.). W II etapie, w październiku 1999 r., firma Essent Duurzzam dostarczyła blok siłowo-ciepłowniczy (zestaw silnika zasilanego gazem, generatora elektrycznego, układu wymiany ciepła - wymienników ciepła z układu chłodzenia silnika, oleju smarnego i spalin wylotowych). Dostawa bloku została sfinansowana przez Rząd Holenderski w ramach realizacji programów Joint-Implementation służących ograniczeniu emisji CO 2 do atmosfery. Budowa kotłowni tj. dostawa i montaż kotłów gazowych oraz pozostałych urządzeń kotłowni została sfinansowana w całości z kapitału zakładowego Spółki. Modernizacja kotłowni węglowych w podpoznańskich Szamotułach była pierwszym wspólnym polsko-holenderskim przedsięwzięciem mającym na celu ochronę środowiska i efektywne wytwarzanie energii elektrycznej oraz ciepła. Przykład 4. Projekt Tuchów modernizacja kotłowni komunalnej z komercyjnym wykorzystaniem źródła skojarzonego Od listopada 2002 rok spółka Polskie Elektrownie Gazowe (PEG) prowadzi sprzedaż ciepła (c.o. i c.w.u.) na potrzeby Gminy Tuchów. Do końca lipca ciepło produkowane było przez kocioł gazowy REMEHA o mocy 470 kwt oraz kocioł olejowy BUDERUS G-605 o mocy 880 kwt. Pod koniec lipca br. nastąpiła dostawa i uruchomienie agregatu kogeneracyjnego firmy Tedom o mocach 66 kwe i 106 kwt. Uruchomienie agregatu stanowiło ostatni etap realizacji tego projektu. Należy podkreślić, że już obecnie rozwiązaniami (technologicznymi, własnościowymi, organizacyjnymi) zastosowanymi w ramach tego projektu jest zainteresowanych wiele samorządów. Projekt Tuchów jest pierwszym gazowym projektem kogeneracyjnym realizowanym w Polsce całkowicie komercyjnie (bez jakichkolwiek preferencji), obejmującym kompleksową modernizację całego układu zasilania odbiorców w ciepło, tzn. źródła i sieci ciepłowniczej, nie tylko dla warunków letnich (do których jest dobierany agregat kogeneracyjny), ale także dla warunków zimowych, w których główne znaczenie ma część ciepłownicza układu zasilającego. Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 255

12 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych... Literatura [1] Kubski P.: Przykłady rozproszonych źródeł skojarzonych w ciepłownictwie. Rynek instalacyjny, czerwiec 2003 [2] Kulesa M.: Mała i średnia przedsiębiorczość. Materiał Studium podyplomowego Politechniki Śląskiej Rynek energii elektrycznej, ciepła i gazu oraz usług multimedialnych, pt. Gospodarka komunalna. Mała i średnia przedsiębiorczość. Gliwice, Partner RE Sp. z o.o., PHUP Multienergia, 14 lutego 2003 r. [3] Kulesa M.: Planowanie energetyczne w gminie. Generacja rozproszona (kogeneracja gazowa, źródła odnawialne) oraz przedsiębiorstwa multienergetyczne w strategii gmin. Wybrane przykłady. Partner RE Sp. z o.o., Energetyka styczeń 2003 [4] Muras Z.: Gmina a lokalny rynek energii elektrycznej i ciepła uwarunkowania prawne, Energetyka czerwiec 2003 [5] Ocena realizacji i korekta Założeń polityki energetycznej Polski do 2020 roku. Dokument przyjęty przez Radę Ministrów 2 kwietnia 2002 r.. Warszawa, kwiecień 2002 r. [6] Podziemski T., Bałut H. W XXI wieku gaz ziemny źródłem prądu, ciepła i chłodu, Energetyka maj 2003 [7] Popczyk J.: Główne ryzyka i szanse na rynkach inwestycji infrastrukturalnych, w tym energetyki rozproszonej, i kapitałowych w gminach. Seminarium: Ryzyko inwestycyjne w energetyce rozproszonej. Strategia zdobycia rynków energetyki rozproszonej. Warszawa, marzec 2002 [8] Popczyk J.: Zdobycie rynków energetyki rozproszonej jako ważny element zarządzania ryzykiem okresu przejściowego w elektroenergetyce i gazownictwie. Seminarium: Ryzyko inwestycyjne w energetyce rozproszonej. Strategia zdobycia rynków energetyki rozproszonej. Katalog. Warszawa, marzec 2002 [9] Poręba S.: Propozycja sposobu oceny efektywności inwestycji rynkowych do stosowania w strategii rozwoju generacji rozproszonej. Seminarium: Ryzyko inwestycyjne w energetyce rozproszonej. Strategia zdobycia rynków energetyki rozproszonej. Warszawa, marzec 2002 [10] Praca zbiorowa: Informacja o wynikach kontroli funkcjonowania rynków energii cieplnej, nr ewid Najwyższa Izba Kontroli, Departament Gospodarki, Skarbu Państwa i Prywatyzacji, Warszawa, lipiec 2002 r. [11] Praca zbiorowa: Określenie warunków powstawania i zasad funkcjonowania przedsiębiorstw multiinfrastrukturalnych, zwłaszcza multienergetycznych w gminach. Praca wykonana na zlecenie Ministerstwa Gospodarki przez Stowarzyszenie Elektryków Polskich, Partner RE Sp. z o. o., BSPiR EP-Katowice S.A., Warszawa, listopad 2000 r. [12] Przybysz J.: Energetyka rozproszona światowe tendencje i krajowe realia. Energetyka, maj 2001 r. [13] Skorek J.: Ocena efektywności energetycznej i ekonomicznej gazowych układów kogeneracyjnych małej mocy. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002 [14] Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne (Dz. U. Nr 54 poz. 348 z późniejszymi zmianami) [15] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 o zagospodarowaniu przestrzennym (Dz. U. Nr 89 poz. 415 z późniejszymi zmianami) [16] Ustawa z dnia 8 marca 1990 r. o samorządzie terytorialnym (tekst jednolity Dz. U. nr 13. z 1996 r. z późniejszymi zmianami) 256 Centrum Doskonałości OPTI_Energy

13 Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej [17] Założenia polityki energetycznej Polski do 2020 roku. Dokument rządowy przyjęty przez Radę Ministrów 22 lutego 2000 r. Warszawa, luty 2000 r. strony internetowe: [18] [19] [20] [21] [22] [23] Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Śląska w Gliwicach 257

14 Kulesa M., Dudek B., Hałas P.: Projekty małych, lokalnych źródeł kogeneracyjnych Centrum Doskonałości OPTI_Energy