Technologie i zasoby energetyki lokalnej

Transkrypt

1 Technologie i zasoby energetyki lokalnej Dariusz Kardaś Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku Technologie energetyki rozproszonej, Gdańsk,

2 Cechy i uwarunkowania rynku energii w Polsce Bardzo duża produkcja ciepła z paliw stałych Przewaga węgla Udział drewna i biomasy Koncentracja energetyki zawodowej Wyjątkowe zanieczyszczenie powietrza Przepisy /pakiet zimowy Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 2

3 Ciepłownictwo i cena zacofania

4 Ogrzewanie, ciepłownictwo 13 mln gospodarstw domowych ogółem 2-4 mln gospodarstw na wsi w małych miasteczkach z większą dostępna powierzchnią pod instalacje Wieś i małe miejscowości bez sieci cieplnych 10mln ton węgla do ogrzewania gospodarstw Znaczne koszty ogrzewania 200 ciepłowni komunalnych o mocy poniżej 5MW (łącznie 1000MWc) Zdecydowana mniejszość ciepłowni pracuje w kogeneracji Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 4

5 Mapa zanieczyszczeń B(a)P Rozkład średniorocznych stężeń benzo(a)pirenu w roku 2015 Źródła benzo(a)pirenu Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 5

6 Mapa zanieczyszczeń PM10 Rozkład średniorocznych stężeń pyłu zawieszonego PM10 w roku 2015 Główne źródło emisji: pyłu zawieszonego PM 10 pyłu zawieszonego PM 2.5 benz(a)pirenu, B(a)P indywidualne ogrzewanie budynków S1 - emisja ruchu pojazdów w centrum miasta S4 - emisja z kopalni S5 - emisja z ogrzewania budynków Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 6

7 Duża energetyka Podstawowe cechy w Polsce i na świecie

8 Czas budowy dużych elektrowni Elektrownia Informacja Planowane uruchomienie Ostrołęka Ostrołęka ?? Jądrowa Jądrowa Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 8

9 Duża energetyka krótka charakterystyka Cykl budowy dużych elektrowni (pozwolenia, projekt, budowa, uruchomienie): lata Koszt budowy: ok. 6 tys. zł/kw e Koszt budowy elektrowni w Opolu ( blok 5 i 6, 1800 MW e ) ok. 11,6 mld zł Inwestorzy: kilku (wielkie koncerny i konsorcja) Usytuowanie: koncentracja na południu węgiel kamienny (Śląsk i lubelskie), centrum i pd.-zachód ( węgiel brunatny) 9 Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś

10 kj energii chemicznej/kwh energii elektrycznej Historia i tendencje w dużej energetyce Efektywność produkcji prądu w USA z węgla węglowe gazowe Parametr Było Wchodzi ciśnienie, bar Temperatura, C Sprawność,% Rok Efektywność produkcji prądu bez zmian przez 50 lat Bardzo wysokie parametry termodynamiczne Drogie materiały Cechy dużej energetyki mała elastyczność, konserwatyzm Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 10

11 Zasoby małej energetyki Zalety posiadania rolnictwa, lasów i konieczności grzania

12 Paliwo dla energetyki rozproszonej Słoma zbóż i rzepaku 5 mln t. Łodygi kukurydzy min. 3 mln t. Obornik kurzy 2 mln t. Biomasa leśna, rolna i obornik mln ton Odpady komunalne RDF ok. 2 mln ton Paliwa dostępne w całej Polsce Drewno ok. 5 mln t. Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 12

13 Nasza narodowa specjalność

14 Specjalizacje - własne technologie, producenci, stały rozwój, promocja Dania energetyka wiatrowa Niemcy energetyka wiatrowa, biogaz Francja energetyka jądrowa Norwegia energetyka wodna Polska? Nasza specjalizacja powinna powstać szybko, technologia tania i stosowna do zaplecza i warunków Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 14

15 Problemy i uwarunkowania Smog z małych lokalnych kotłowni Ogrzewanie kosztowne i konieczne (klimat) Duża energetyka to lata budowy, wielkie nakłady Pakiet zimowy i wyśrubowane ograniczenia emisji nowych bloków Sieci cieplne niedostępne lokalnie Węgiel podstawowym źródłem ciepła Duże zasoby biomasy leśnej i rolnej Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 15

16 Dwa warianty walki ze smogiem Cel podstawowy i jedyny: poprawa jakości powietrza Wymienić kotły Defensywny Dopłaty do nowych kotłów Wprowadzić normy na paliwo Zaostrzyć przepisy Zakazać spalania gorszych paliw Ofensywny Cel podstawowy krótkoterminowy: Eliminacja smogu Cel następny (niekoniecznie długoterminowy): Potraktować smog jako wyzwanie Zamienić problem ekologiczny, techniczny i finansowy w sukces technologiczny, ekonomiczny, eksportowy Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 16

17 Podstawowe założenia cieplnej energetyki rozproszonej Ludzie kierują się rachunkiem ekonomicznym a nie troską o środowisko Technologia, którą ludzie sami wybiorą powinna atrakcyjna finansowo Poprawa jakości powietrza trochę przy okazji Wymiana kilku milionów kotłów małych i domowych, małych firm i gospodarstw rolnych Mikroelektrownia zamiast kotła Prąd i ciepło zamiast ciepła Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 17

18 Co zrobić by Polacy chętnie pozbywali się starych kotłów? Zamiast kotła mała elektrownia, która nie emituje pyłów Użytkownik ma ciągły dochód z produkcji prądu elektrycznego Tanie paliwo: drewno, biomasa rolna, węgiel w tym gorszego gatunku Urządzenia produkcji prądu wymagają inspekcji i nadzoru, stąd łatwo będzie połączyć to z kontrolą emisji spalin Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 18

19 Eliminacja smogu Szybkie odpowiedź na zapotrzebowanie - propozycje IMP PAN

20 Oczyszczanie spalin z małych kotłów węglowych Zespół prof. A. Jaworka Elektrofiltr domowy Ilościowy rozkład widmowy wielkości cząstek popiołu lotnego na wyjściu kotła z elektrofiltrem dla załączonego i wyłączonego elektrofiltru. Kocioł 25kW opalany węglem. Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 20

21 Elektrofiltr (ESP) MAŁY ELEKTROFILTR DO ŹRÓDEŁ NISKIEJ EMISJI Ośrodek Techniki Plazmowej i Laserowej dr inż. Janusz Podliński dr hab. inż. Mirosław Dors ESP on ESP on Pomiar wielkości cząstek emitowanych Kocioł Ośrodek Energetyki Cieplnej dr inż. Marcin Lackowski mgr inż. Tomasz Przybyliński

22 Kocioł na paliwo niskiej jakości i skruber Zakład Energii Odnawialnych Węgle niskiej jakości Możliwość stosowania węgla zasiarczonego Skruber i metoda mokra - usuwanie pyłów - dodatkowo eliminacja tlenków siarki - skruber z rozcieńczonym absorberem - produkt sól obojętna dla środowiska Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 22

23 Urządzenia małoskalowe Nasi partnerzy i proponowane technologie

24 Instalacja spalania pomiotu kurzego Partner Instytutu Waste Burn Sp. z o.o. typu spin off naukowców z Instytutu Maszyn Przepływowych PAN. Pomiot kurzy, własne paliwo - źródło ciepła Instalacja kontenerowa System wstępnego odpylania spalin w wymienniku Popiół dobrym substratem do produkcji nawozu Instalacji spalania pomiotu kurzego komora spalania, wymiennik ciepła, układ suszenia Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 24

25 Partnerzy Instytutu Prąd i ciepło z odpadów Zakład Zagospodarowania Odpadów Nowy Dwór Instalacja zgazowanie odpadów na wysypisku śmieci, moc 400kW c Wytwarzanie syngazu z odpadów a następnie prądu elektrycznego Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 25

26 Rozrusznik Generator Partner Instytutu 3 Dynamiczny układ ORC Strona chłodna Nowatorska i przełomowa konstrukcja Wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego Patent Przyznane dofinansowanie 4.1 mln zł Podpisana umowa POIR Menedżer projektu Mariusz Poźniak Zaproszenie do współpracy do innych firm Strona gorąca 4 1 rozrusznik 2 skraplacz + pompa wysokiego ciśnienia 3 ciecz pod wysokim ciśnieniem 4 parownik + separator kropel REVOLVENT S.A. ul. Katowicka 89B/ Poznań laureat konkursu ORLEN Heat Up Innovation 1 5 turbina z wirującym korpusem 6 generator 26

27 Komercyjne mikrosiłownie ORC Partnerzy Instytutu Sark sp. z o.o. ul. Mariacka 2/ Gdynia tel MARANI Sp. z o.o. ul.szybowa 14c Zabrze Kogeneracja Paliwo - biomasa Moc cieplna kw Moc elektryczna 2,5kW-30kW Obieg jednoczynnikowy Zastosowanie tanich materiałów Cena małego układu od 30 tys. zł Tysiące odbiorców Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 27

28 Mikrosiłownia polska marka Dostępne paliwa (węgiel, biomasa i odpady) Stosunkowo niskie ceny paliw Długoletnia tradycja projektowania i badania turbin, wymienników ciepła Specjaliści w dziedzinie energetyki: termodynamicy mechanicy elektrycy i elektronicy Baza produkcyjna małe i średnie firmy Nabywcy (setki tysięcy) kotłownie domowe, osiedlowe i miejskie duże gospodarstwa rolne i małe firmy produkcyjne, usługowe przedsiębiorstwa przemysłu drzewnego, tartaki Jesteśmy gotowi do wyścigu Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 28

29 Dalekosiężne skutki programu Czyste powietrze w Polsce Zachowany rynek paliw stałych Kilkaset tysięcy instalacji w Polsce Mikroelektrownia polska marka na globalnym rynku Mikroelektrownia na biomasę i /lub węgiel polską specjalizacją Innowacyjny towar eksportowy na rynki na całym świecie Miliony odbiorców na całym świecie Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 29

30 Co dają nasze rozwiązania? Eliminacja smogu Miejsca pracy Oparcie o własną biomasę/węgiel Innowacyjna technologia Polska marka Eksport Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 30

31 Eksport - kierunki ekspansji Azja Afryka Ponad 1 mld ludzi bez prądu ale z dostępem do paliwa Eksport innych towarów, usług skojarzony z mikrosiłowniami Technologie i zasoby energetyki lokalnej, Dariusz Kardaś 31

32 Dziękuję za uwagę