BioEnergy Farm. Kalkulatory - energetyczne wykorzystanie biomasy. Platforma Europejska BioEnergy Farm Kalkulacja opł acalnoś ci biogazowni

Transkrypt

1 BioEnergy Farm Kalkulatory - energetyczne wykorzystanie biomasy Platforma Europejska BioEnergy Farm Kalkulacja opł acalnoś ci biogazowni Olsztyn 14/12/2012 Marek Amrozy

2 zakres merytoryczny oparty na materiałach szkoleniowych opracowanych przez: Olsztyn 14/12/2012 Autorzy: Ludger ELTROP, Michael KÖTTNER, Heinrich KLUSSMANN Birgit PFEIFER Franz SCHÖTTLE Andrzej Wiszniewski Liliana Mirosz

3 cel programu BioEnergy Farm Cel projektu: Popularyzacja rzetelnej informacji o możliwościach wykorzystania bio-energii poprzez udostępnienie narzędzi do oceny opłacalności Wykonanie serii analiz ekonomiczno-technicznych (skanów), które powinny zaowocować powstaniem nowych instalacji o łącznej mocy 40 MW we wszystkich krajach partnerskich Poszerzenie wiedzy ekspertów (doradców rolniczych) w zakresie produkcji i wykorzystania bioenergii

4 odnawialne źródła energii Biomasa używana w celach energetycznych Biomasa drzewna Słoma i rośliny zielne Inne Oleje i tłuszcze Wiele różnych zasobów i źródeł! Cukry, celuloza, skrobia Odpady

5 technologia przetwarzania biomasy Ramowy schemat analizy przetwarzania biomasy Produkcja Dostarczanie Wykorzystanie uprawa prace polowe żniwa transport Konwersja Zamiana na energię

6 dostępne narzędzia w ramach BioEnergy Farm Narzędzia online: ocena opłacalności upraw energetycznych ocena opłacalności pozyskania biomasy leśnej wstępne modelowanie biogazowni wstępne modelowanie systemu grzewczego zasilanego biomasą Narzędzia offline: szczegółowe modelowanie biogazowni szczegółowe modelowanie systemu grzewczego zasilanego biomasą

7 modelowanie biogazowni modelowanie biogazowni - trudne czy łatwe? Odpady organiczne, Rośliny, Etc. Zbiornik na biogaz Fermentator Wsad substratów Zbiornik na masę pofermentacyjną

8 modelowanie biogazowni kolejne detale Schemat ideowy biogazowni mieszanie zasilanie fermentacja osuszanie Magazyn pozostałości CHP - energia elektryczna + ciepło Sieć ciepłownicza Zasobnik ciepła Szczytowe źródło ciepła

9 Technologia wykorzystania biogazu Co możemy otrzymać w wyniku fermentacji metanowej? Spalanie Energia elektryczna Ciepło Biogaz Fermentacja w biogazowni Wtłaczanie do sieci gazowej Biometan w sieci Przefermentowana biomasa Nawóz naturalny Odpad

10 Technologia wykorzystania biogazu Ciepło z biogazu Klasyczna sieć ciepłownicza Sieć ciepłownicza

11 Technologia wykorzystania biogazu Ciepło z biogazu Mikro-sieć gazowa Lokalne jednostki CHP Sieć gazowa niskiego ciśnienia Lokalne jednostki CHP

12 Technologia wykorzystania biogazu Uzdatnianie biogazu do biometanu Uprawy energetyczne biogazownia uzdatnianie Odpady organiczne biogaz biometan elektryczność ciepło przesył

13 Właściwości biogazu Biogaz składa się głównie z metanu (50-80 Vol%), dwutlenek węgla (20-50 Vol%), siarkowodór (0, ,4 Vol%), i zawiera śladowe ilości amoniaku,wodoru, azotu i tlenku węgla. Może tez zawierać zawiesiny. Przykład:. Metan 60 Vol.%, dwutlenek węgla 38% obj, inne gazy 2% obj.. Ciepło spalania Gęstość Gęstość względna Temp. zapłonu Max. Prędkość płomieni Zasięg eksplozji Teor. Nadmiar powietrza

14 Uzyski biogazu - wskaźniki Różny uzysk biogazu z różnych surowców Gnojowica bydlęca Gnojowica świńska Obornik kurzy Obornik indyczy Odpady warzywne Kiszonka traw Uzyski biogazu m3/tonę *%DM - %suchej masy Kiszonka kukurydzy Resztki jedzenia Słoma Tłuszcze z separatora Rzepakowa pulpa Chleb Ziarna pszenicy

15 Uzyski biogazu - wniosek Różny uzysk biogazu możemy otrzymać z różnych surowców Pozyskanie różnych surowców wiąże się z różnym kosztem Czyli: Należy dobierać surowce o najlepszym parametrze cena pozyskania / uzysk biogazu

16 Fermentacja beztlenowa biologia procesu Olsztyn 14/12/2012 Właściwości gnojowicy typ gnojowicy płynnej ph C/N właściwości bydlęca 6, świńska ok drobiowa 7-7,3 ok.. 7 dobre właściwości buforujące, dużo bakterii metanogennych dobre właściwości buforujące, wysoka zawartość metali ciężkich (Zn , Cu [mg/kg DM]) dobre właściwości buforujące, duża sedymentacja osadów Gnojowica stabilizuje proces fermentacji

17 Fermentacja beztlenowa sterowanie procesem Wsad substratów musi być zoptymalizowany Olsztyn 14/12/2012 Intensywność fermentacji czas

18 Fermentacja beztlenowa sterowanie procesem Wsad substratów musi być zoptymalizowany Olsztyn 14/12/2012 produktywność instalacji [m3 gazu /(m3 zbiornika *dzień)] Czas retencji hydraulicznej HTR [dni] Wartość krytyczna HTR i BR sprawność przetworzenia biomasy [m3 gazu /kg odm] Obciążenie objętościowe BR [kg odm/(m3*d)]

19 Skala zapotrzebowanie na substraty Biogazownia - inwestycja Minimalna skala produkowanych urządzeń: Popularne technologie (kompletne systemy): ~ 50 kw el od ok. 500 kw el Areał pod uprawę kiszonki zasilającej biogazownię 50 kw Areał pod uprawę kiszonki zasilającej biogazownię 500 kw ~30 ha ~300 ha Proces budowlany podobny w każdym przypadku

20 Biogazownia - inwestycja Zwiększenie opłacalności eksploatacyjnej poprzez: Pozyskanie tanich substratów (lub np. odpadów, których utylizacja wiązałaby się z koniecznością poniesienia opłat, substraty z najbliższej okolicy uniknięcie kosztów transportu) Wykorzystanie (sprzedaż) odpadowego ciepła, oraz wykorzystanie masy pofermentacyjnej (dobry nawóz) Uniknięcie zakupu energii elektrycznej (~60gr/kWh za zakup vs ~20gr/kWh za sprzedaż do sieci model wyspowy) Zwymiarowanie instalacji w oparciu o lokalnie dostępne substraty

21 Utylizacja produktów fermentacji Wiele możliwości przetworzenia produktów fermentacji

22 Rozkład składników odżywczych Utylizacja produktów fermentacji Frakcja płynna Separacja Frakcja stała amoniak azot organiczny potas wartości zmienne fosfor metan objętość

23 Na czym opiera się kalkulacja - produkcja biogazu kalkulator - modelowanie biogazowni Dane o substratach > [Nm3/kg ODM, CH4%] Podstawowy zbiór danych pochodzi z Niemiec Substraty można dodawać/zmieniać samodzielnie Przetworzenie biogazu na energię (kwh) według typowych sprawności urządzeń. Wzbogacanie biogazu do biometanu wg typowych technologii. Uwzględniony jest krajowy system subsydiów (dotychczasowy)

24 kalkulator - modelowanie biogazowni Na czym opiera się kalkulacja koszty inwestycyjne Oferty firm i wskaźniki cenowe (liczne źródła dla kluczowych/drogich komponentów) Poziom cen z ostatnich lat ( ), z uwzględnieniem współczynnika inflacji do bieżącego roku. Kalkulacja jest bardziej dokładna przy większych inwestycjach niż przy małych.

25 kalkulator - modelowanie biogazowni Na czym opiera się kalkulacja Koszty eksploatacyjne Biomasa/masa pofermentacyjna - dane od użytkownika Koszty konserwacji dane uzyskane od dostawców technologii Zużycie energii - informacja od dostawców/ obliczenia (oparte na prawach fizyki) porównane z informacjami od dostawców

26 kalkulator - modelowanie biogazowni Kalkulowane są 4 przypadki CHP1 (wytwarzanie ciepła i elektryczności) wykorzystanie tylko elektryczności CHP2 wykorzystanie elektryczności i ciepła (z opcją sieci ciepłowniczej lub gazowej) Biometan (uzdatnianie i wtłaczanie do gazociągu) Biometan z zakupem ciepła od zewnętrznego dostawcy

27 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

28 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

29 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

30 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

31 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

32 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

33 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

34 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

35 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

36 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

37 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

38 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

39 modelowanie biogazowni Olsztyn 14/12/2012

40 modelowanie biogazowni Zapraszam do korzystania z kalkulatorów

41 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Opracował: Marek Amrozy Adres: ul. Świętokrzyska Warszawa Tel: (22)