ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

Transkrypt

1 ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI Waldemar Kamrat Politechnika Gdańska XI Konferencja Energetyka przygraniczna Polski i Niemiec Sulechów, 1o października 2014 r.

2 Wprowadzenie Konieczność modernizacji Kotły węglowe? Kogeneracja? Poligeneracja? Zachęty dla inwestorów?? Problemy oceny opłacalności???

3 Cel: liberalizacja rynków energii??? Stworzenie realnych możliwości konkurencji, skutkującej obniżką cen energii dla odbiorców Zmniejszenie kosztów własnych funkcjonowania przedsiębiorstw energetycznych

4 Uwarunkowania rozwoju(1) Nowe możliwości i nowe wyzwania, szczególnie w zakresie harmonizacji kwestii gospodarczych, prawnych, ochrony środowiska i współpracy międzynarodowej. Zapewnienie spójności polityki energetycznej z polityką gospodarczą, oraz konsekwencja w realizacji planów i programów, aby wykorzystać tworzące się możliwości

5 Uwarunkowania rozwoju(2) Dopasowanie do nowych standardów techniki, ekologii i organizacji wdrożenie nowoczesnych technologii w elektrowniach, elektrociepłowniach, systemach przesyłowych i przemyśle Możliwości finansowania rozwoju

6 Potencjalni interesariusze skojarzonej gospodarki energetycznej Ciepłownictwo/Elektrociepłownictwo Zakłady chemiczne z własnymi źródłami wytwarzania energii Zakłady petrochemiczne z własnymi źródłami wytwarzania energii Konwergencja sektorów wytwarzania energii

7 Obszar implementacji kogeneracji Źródła o małych i średnich mocach oraz rocznym zapotrzebowaniu na ciepło dla potrzeb cwu ( lub technologii) zapewniającym maksymalnie długi czas roczny użytkowania mocy. Potencjał wdrożeniowy układów kogeneracyjnych ponad 110 obiektów/roczna produkcja ciepła od 3,8-37 TJ (układy silnikowe), ponad 220 obiektów/roczna produkcja ciepła TJ (układy turbinowe)

8 Układy kogeneracyjne/poligeneracyjne Elektrociepłownia turbogazowa Elektrociepłownia silnikowa Elektrociepłownia na odpady Trigeneracja Elektrociepłownia hybrydowa

9 Dobór układów technologicznych Roczne zapotrzebowanie na ciepło: do 50 TJ układy silników gazowych 50 do 500 TJ układy turbin gazowych powyżej 500 TJ układy kombinowane

10 Odbiór energi elektrycznej G Zasilaniegazemnaturalnym Spaliny Odbiór ciepła Wymienikciepła chłodzeniacylindrów i powietrza doładowania Chłodnicaoleju smarnego Układ silnika gazowego dla systemu grzewczego

11 Schemat elektrociepłowni turbogazowej małej mocy

12 Przemysłowy układ energetyczny

13 Układ kombinowany

14 Schemat ogólny układu energetycznego ogniwa paliwowego

15 Układ z ogniwami PAFC (kwasowymi)

16 Układ z ogniwami MCFC(węglanowymi)

17 Układ z ogniwami SOFC(ze stałym utleniaczem)

18 Wykres rocznego obciążenia

19 Układ skojarzonej produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu wykorzystujący ziębiarkę absorpcyjną K T G WC OC CSC 12 o C OCh 6 o C CSCh AChW 7 o C 32 o C Chłodnica

20 Główne czynniki decydujące o wyborze systemu chłodzenia Czynnik Ziębiarki sprężarkowe Ziębiarki absorpcyjne Rodzaj energii napędowej Energia mechaniczna (elektryczna) Ciepło Zapotrzebowanie energii Małe Duże napędowej Poziom hałasu Wysoki Umiarkowany Serwis i części zamienne Duże wymagania serwisowe, duża liczba części zamiennych Małe wymagania serwisowe, niewielka ilość części zamiennych Kapitał inwestycyjny Umiarkowany Wysoki Zapotrzebowanie przestrzeni Małe Duże Okres eksploatacji Krótki (10-15 lat) Długi (25-30 lat)

21 Wyzwania unijnej polityki energetyczno-klimatycznej Klimat vs Energetyka 1. Zeroemisyjne technologie energetyczne 2. Nowe źródła gazu syntezowego dla branży chemicznej 3. Odzyskiwanie cennych materiałów

22 Przykład źródła poligeneracyjnego (1) Wytworzona Moc: 283 MW e ; 125 MW t Produkcja Syn-Gazu: 1,42 mld Nm 3 /rok Wychwycone CO 2 : Mg/rok Ograniczenie emisji CO 2 : 92 % Zużycie paliwa (węgiel + biomasa): 1,9 + 0,21 mln ton /rok Nakłady inwestycyjne: 5,1 mld zł

23 Reaktory Zgazowania Konwersja CO Przykład źródła poligeneracyjnego (2) Para WP Tlenownia 125 MW t Syn Gaz Węgiel Biomasa Usuwanie siarki i CO 2 Sprężanie i skraplanie CO 2 TG 1, 42 mld Nm 3 /rok Składowanie CO 2 2,3 mln Mg/rok Energia el. GP P=309MW e Pa ra W P K o c i o ł odzysknicowy TP GP 23

24 Przykład źródła poligeneracyjnego (3) WĘGIEL KAMIENNY 1, 90 mln Mg/rok BIOMASA 0,21 mln Mg/rok Całkowita emisja 8% - 10% (biomasa) = -2 % 100 % 8 % 23 % 69 % Mg CO 2 /rok Mg CO 2 /rok Mg CO 2 /rok (metanol) 92 % Połączenie technologii zgazowania węgla, IGCC i CCS oraz możliwość wprowadzenia do procesu biomasy w ilości do 10% pozwoli uzyskać ujemny wskaźnik emisji CO 2 24

25 Opłacalność układów skojarzonych Nakłady inwestycyjne Czas użytkowania mocy Koszty paliwa

26 Ocena efektywności Rachunek opłacalności ekonomicznej Analiza efektywności energetycznej Metodyka oceny

27 Dynamiczny koszt jednostkowy Σ ( KI i + KE i ) ( 1 + p) -i DGC = Σ EE i (1 + p) -i DGC koszt jednostki energii, KI i koszty inwestycji w roku i, KE i koszty eksploatacji w roku i, EE i produkcja energii w roku i, p - stopa dyskonta

28 Wnioski Dobór układów skojarzonych zasada maksymalizacji rocznego czasu użytkowania mocy Efekty ekonomiczne, techniczne, ekologiczne Kompleksowa analiza techniczno-ekonomiczna vs ceny paliw, urządzeń, wymagania ochrony środowiska, uwarunkowania formalno-prawne

29 Zamiast zakończenia

30 Bibliografia: 1. Kamrat W.: Metody oceny efektywności inwestowania w elektroenergetyce.wyd.pg,gdańsk Kamrat W.: Materiały źródłowe Katedry Elektroenergetyki PG ( ),Gdańsk Tchórz J.: Projekt poligeneracyjny. ZA Kędzierzyn,2009 Dziękuję za uwagę