Silniki spalinowe zasilane biogazem jako perspektywa polskiej energetyki rozproszonej



Podobne dokumenty
Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu

Element budowy bezpieczeństwa energetycznego Elbląga i rozwoju rozproszonej Kogeneracji na ziemi elbląskiej

Warsztaty PromoBio, 17 Maja 2012 Ośrodek Doskonalenia Nauczycieli, ul. Bartosza Głowackiego 17, Olsztyn

M.o~. l/i. Liceum Ogólnokształcące im. Jana Kochanowskiego w Olecku ul. Kościuszki 29, Olecko

PLAN DZIAŁANIA KT 137. ds. Urządzeń Cieplno-Mechanicznych w Energetyce

Średnia wielkość powierzchni gruntów rolnych w gospodarstwie za rok 2006 (w hektarach) Jednostka podziału administracyjnego kraju

Trajektoria przebudowy polskiego miksu energetycznego 2050 dr inż. Krzysztof Bodzek

Tytuł prezentacji: Elektrociepłownia biogazowa Piaski

Produkcja energii elektrycznej z biogazu na przykładzie zakładu Mlekoita w Wysokim Mazowieckim. mgr inż. Andrzej Pluta

POSSIBILITIES OF USING BIOMASS IN POLAND

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

1. Stan istniejący. Rys. nr 1 - agregat firmy VIESSMAN typ FG 114

Stan aktualny oraz kierunki zmian w zakresie regulacji prawnych dotyczących wykorzystania biomasy leśnej jako źródła energii odnawialnej

ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

Znaczenie biomasy leśnej w realizacji wymogów pakietu energetycznoklimatycznego

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE BIOGAZU

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

WYSOKOTEMPERATUROWE ZGAZOWANIE BIOMASY. INSTYTUT BADAWCZO-WDROŻENIOWY MASZYN Sp. z o.o.

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Potencjał biomasy nowe kierunki jej wykorzystania

Energia odnawialna szansą dla przedsiębiorstw Inwestycje OZE w przedsiębiorstwach wod - kan

Odnawialne źródła energii w projekcie Polityki Energetycznej Polski do 2030 r.

Energetyka Obywatelska Szansą Rozwoju Obszarów Wiejskich

UZASADNIENIE FUNKCJONOWANIA MAŁYCH ELEKTROWNI BIOGAZOWYCH NA SKŁADOWISKACH ODPADÓW I ICH NIEWYKORZYSTANY POTENCJAŁ

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

PROGRAM ROZWOJU ENERGETYKI W WOJEWÓDZTWIE POMORSKIM DO ROKU 2025

Wykorzystanie energii z odnawialnych źródeł na Dolnym Śląsku, odzysk energii z odpadów w projekcie ustawy o odnawialnych źródłach energii

CENTRUM ENERGETYCZNO PALIWOWE W GMINIE. Ryszard Mocha

Usytuowanie i regulacje prawne dotyczące biomasy leśnej

BEZTLENOWE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZETWÓRSTWA ZIEMNIAKÓW Z WYKORZYSTANIEM POWSTAJĄCEGO BIOGAZU DO PRODUKCJI PRĄDU, CIEPŁA I PARY

Zużycie Biomasy w Energetyce. Stan obecny i perspektywy

Spotkanie Eksploatatorów dotyczące wytwarzania energii w kogeneracji na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec.

Zasoby biomasy w Polsce

Proekologiczne odnawialne źródła energii / Witold M. Lewandowski. - Wyd. 4, dodr. Warszawa, Spis treści

Andrzej Curkowski Instytut Energetyki Odnawialnej

Warszawa, dnia 19 maja 2017 r.

PRODUKCJA I WYKORZYSTANIE ENERGII W GRUPOWEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W ŁODZI

Bałtyckie Forum Biogazu. Skojarzone systemy wytwarzania energii elektrycznej, ciepła, chłodu KOGENERACJA, TRIGENERACJA

Energia odnawialna w Polsce potencjał rynku na przykładzie PGE. mgr inŝ. Krzysztof Konaszewski

G 10.3 Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej

Energoprojekt Katowice

Wsparcie Odnawialnych Źródeł Energii

POTENCJAŁ WYKORZYSTANIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH NA CELE ENERGETYCZNE W WOJEWÓDZTWIE POMORSKIM

DYLEMATY POLSKIEJ ENERGETYKI W XXI WIEKU. Prof. dr hab. Maciej Nowicki

Produkcja ciepła i prądu z biogazu jako alternatywa dla lokalnych ciepłowni. mgr inż. Grzegorz Drabik

Wykorzystanie biogazu jako niekonwencjonalnego źródła energii na obszarze Polski

Nowe wyzwania stojące przed Polską wobec konkluzji Rady UE 3 x 20%

Dlaczego Projekt Integracji?

Raport na temat sektora energii i usług okołoenergetycznych w Województwie Pomorskim z uwzględnieniem perspektyw rozwoju technologii

Wykorzystanie biomasy na cele energetyczne w UE i Polsce

Struktura corocznego raportu na temat rynku zrównoważonej energii w województwie wielkopolskim

NOVAGO - informacje ogólne:

Każdego roku na całym świecie obserwuje się nieustanny wzrost liczby odpadów tworzyw sztucznych pochodzących z różnych gałęzi gospodarki i przemysłu.

Ranking atrakcyjności inwestycyjnej województw w zakresie energetyki odnawialnej

MODEL ENERGETYCZNY GMINY. Ryszard Mocha

G Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej. Nr turbozespołu zainstalowana

Perspektywy rozwoju OZE w Polsce

PROJEKT BIOGAZOWNI W CUKROWNI P&L GLINOJECK S.A.

ZałoŜenia strategii wykorzystania odnawialnych źródeł energii w województwie opolskim

Monitoring realizacji celów Programu rozwoju sektora energetycznego w województwie zachodniopomorskim do 2015 r. z częścią prognostyczną do 2030 r.

Polityka zrównoważonego rozwoju energetycznego w gminach. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

KONWERGENCJA ELEKTROENERGETYKI I GAZOWNICTWA vs INTELIGENTNE SIECI ENERGETYCZNE WALDEMAR KAMRAT POLITECHNIKA GDAŃSKA

gospodarki energetycznej Cele polityki energetycznej Polski Działania wspierające rozwój energetyki odnawialnej w Polsce...

Wykaz ważniejszych oznaczeń i jednostek Przedmowa Wstęp 1. Charakterystyka obecnego stanu środowiska1.1. Wprowadzenie 1.2. Energetyka konwencjonalna

Solsum: Dofinansowanie na OZE

ODNAWIALNE I NIEODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII. Filip Żwawiak

KOGENERACJA ENERGII CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ W INSTALACJACH ŚREDNIEJ WIELKOŚCI

Wpływ instrumentów wsparcia na opłacalność małej elektrowni wiatrowej

Ciepło z odnawialnych źródeł energii w ujęciu statystycznym sposób zbierania informacji oraz najnowsze dane

Przedsiębiorstwa usług energetycznych. Biomasa Edukacja Architekci i inżynierowie Energia wiatrowa

Siłownie kogeneracyjne energetyki rozproszonej skojarzone z układami produkcji paliw z biomasy

CIEPŁO Z OZE W KONTEKŚCIE ISTNIEJĄCYCH / PLANOWANYCH INSTALACJI CHP

ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

Wykorzystanie gazu pozasystemowego do produkcji energii elektrycznej i cieplnej na przykładzie PGNiG SA Oddział w Zielonej Górze

TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW

Odnawialne źródła energii. Piotr Biczel

GENERACJA ROZPROSZONA wyzwania regulacyjne.

Opłacalność produkcji biogazu w Polsce. Magdalena Rogulska

dr inż. Tomasz Mirowski Pracownia Zrównoważonego Rozwoju Gospodarki Surowcami i Energią Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień/ II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki/praktyczny)

Nowe współczynniki korekcyjne dla OZE na lata

Energia słoneczna docierająca do ziemi ma postać fali elektromagnetycznej o różnej długości. W zależności od długości fali wyróżniamy: Promieniowanie

Kogeneracja. Ciepło i energia elektryczna. Środowisko. Efektywność

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

PGE Zespół Elektrowni Dolna Odra S.A. tworzą trzy elektrownie:

Strategia rozwoju systemów wytwórczych PKE S.A. w ramach Grupy TAURON w perspektywie roku 2020

Biogazownie w Polsce alternatywa czy konieczność

Agroenergetyka. I co dalej?

PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGICZNO- PRZYRODNICZY, Falenty, PL BUP 08/13

Prawo Energetyczne I Inne Ustawy Dotyczące Energetyki Kogeneracja Skuteczność Nowelizacji I Konieczność

WYBRANE TECHNOLOGIE OZE JAKO ELEMENT GOSPODARKI OBIEGU ZAMKNIĘTEGO. Dr inż. Alina Kowalczyk-Juśko

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia

KOGENERACJA, TRIGENERACJA, POLIGENERACJA W PRZEMYŚLE. mgr inż. Andrzej Pluta

Możliwości wykorzystania źródeł odnawialnych w energetyce prosumenckiej

Rządowy program wsparcia energetyki wiatrowej w Polsce. Energetyka wiatrowa (onshore) w Polsce i w Niemczech r.

Stan energetyki odnawialnej w Polsce. Polityka Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi w zakresie OZE

STRATEGIA EKOENERGETYCZNA POWIATU LIDZBARSKIEGO doświadczenia z realizacji

woj. kujawsko-pomorskie

Transkrypt:

Scientific Journals Maritime University of Szczecin Zeszyty Naukowe Akademia Morska w Szczecinie 2009, 17(89) pp. 92 97 2009, 17(89) s. 92 97 Silniki spalinowe zasilane biogazem jako perspektywa polskiej energetyki rozproszonej Biogas IC engines as a perspective of Polish decentralized power engineering Maciej Ziółkowski, Andrzej Balcerski Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Silników Spalinowych i Sprężarek 80-952 Gdańsk, ul. Narutowicza 11/12, e-mail: mziolkow@mech.pg.gda.pl Słowa kluczowe: siłownie spalinowe, silniki gazowe, biogaz, energetyka rozproszona Abstrakt W referacie zamieszczono charakterystykę wykorzystania biogazu, jako źródła energii odnawialnej, do zasilania agregatów kogeneracyjnych z silnikami spalinowymi. Wskazano na podobieństwa tego typu instalacji do konstrukcji stosowanych w okrętownictwie i zaproponowano wykorzystanie doświadczeń projektowych i eksploatacyjnych z obszaru okrętownictwa do rozwoju polskiej energetyki rozproszonej opartej na elektrociepłowniach zasilanych biogazem. Key words: power plants, gas engines, biogas, decentralized power engineering Abstract The paper presents description of biogas utilization as a renewable energy source used for fueling cogeneration generating sets with IC engines. There are presented similarities of such systems to marine power plants and connected with this some propositions about utilization marine knowledge and experiences for developing polish decentralized engineering with biogas power plants. Wstęp Prezentowany artykuł ma na celu zwrócenie uwagi na tematykę lądowych siłowni spalinowych zasilanych biogazem, będącym jednym ze źródeł energii odnawialnej (OZE), budowanych i eksploatowanych w Polsce. Siłownie lądowe z tłokowymi silnikami spalinowymi konstrukcyjnie wywodzą się z siłowni bądź elektrowni okrętowych, które pod względem sprawności energetycznej stanowią obecnie najbardziej rozwinięte systemy energetyczne. Wieloletnie doświadczenia morskie w budowie i eksploatacji siłowni spalinowych zaprocentowały również na lądzie w postaci modułowych elektrociepłowni zasilanych olejem napędowym lub gazem. W Polsce w ostatnich latach pojawiło się wiele bardziej lub mniej złożonych tego typu instalacji, zasilanych biogazem. Niniejszy artykuł prezentuje możliwości wykorzystania wiedzy i doświadczenia osób związanych z projektowaniem i eksploatacją siłowni okrętowych do rozwijania problematyki projektowania i eksploatowania biogazowych siłowni lądowych w Polsce. Wykorzystanie OZE w polskiej energetyce Polska energetyka w wysokim stopniu oparta jest na nieodnawialnych źródłach energii pierwotnej. Około 70% produkowanej energii pochodzi z węgla kamiennego i brunatnego. Rozwój gospodarczy i wzrost stopy życiowej Polaków wiąże się z szybkim wzrostem zapotrzebowania głównie na energię elektryczną. Wymaga to dostosowania mocy polskich elektrowni, co oznacza budowę nowych konwencjonalnych elektrociepłowni, jak i systemów wykorzystujących odnawialne źródła energii pierwotnej. 92 Scientific Journals 17(89)

Silniki spalinowe zasilane biogazem jako perspektywa polskiej energetyki rozproszonej Rząd Polski przyjął w 2000 roku szereg dokumentów istotnych dla rozwoju energetyki, wśród nich dokument Strategia rozwoju energetyki odnawialnej. Określone w tym dokumencie cele to zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie paliwowo-energetycznym kraju z 2,4% w 2001 roku do 7,5% w 2010 roku i do 14% w 2020 roku. Raport Ministerstwa Gospodarki [1] odnośnie aktualnej realizacji celów w zakresie wytwarzania energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii wskazuje, że w 2007 roku udział OZE w bilansie wytworzonej energii elektrycznej wyniósł jedynie 3,5%. W tabeli 1 przedstawiono dane o łącznej mocy elektrowni zasilanych z odnawialnych źródeł energii, natomiast w tabeli 2 zamieszczono ilość wyprodukowanej energii elektrycznej z poszczególnych źródeł. Przedstawione w powyższych tabelach dane wskazują na systematyczny rozwój wykorzystania źródeł energii odnawialnej i rosnący ich udział w krajowym bilansie produkcji energii elektrycznej. Najsłabszy rozwój obserwowany jest w zakresie wykorzystywania energetyki wodnej. Natomiast wyraźny rozwój widoczny jest w zakresie instalacji na biomasę i elektrowni wiatrowych. Pomimo iż dynamika wzrostu liczby elektrowni wiatrowych jest większa niż w przypadku instalacji na biomasę, to należy pamiętać, iż możliwość wykorzystania potencjału zainstalowanej mocy jest w tym przypadku bardzo ograniczona ze względu na uzależnienie od aktualnej siły wiatru. Graficzną prezentację stopnia wykorzystania mocy zainstalowanej przedstawiono na rysunku 1. Wykorzystanie mocy znamionowej określono poprzez współczynnik określany jako stosunek ilości wyprodukowanej energii w danym roku do łącznej mocy zainstalowanej w danym rodzaju energetyki zasilanym z OZE. Największe możliwości wykorzystania mocy zainstalowanej dają instalacje na biomasę i biogaz. Tabela 1. Moc zainstalowana w elektrowniach wytwarzających energię elektryczną ze źródeł odnawialnych [1] Table 1. The nominal power of power plants basing on renewable sources [1] Źródło energii odnawialnej Moc zainstalowana [MW] 2002 2003 2004 2005 2006 I poł. 2007 Elektrownie wodne (w tym) 840 873 881 922 931 932 Duże elektrownie wodne 10 MW 630 637 638 664 666 670 Małe elektrownie wodne 10 MW 210 236 243 258 265 262 Biomasa Elektrownie i elektrociepłownie na biomasę 1 17 52 190 239 265 Biogaz 15 18 22 33 35 43 Gaz wysypiskowy 15 15 17 24 27 30 Gaz z oczyszczalni ścieków 2 3 7 7 13 Biogaz rolniczy 1 2 1 1 1 Elektrownie wiatrowe 59 60 65 124 173 240 Ogółem 915 967 1020 1269 1378 1480 Tabela 2. Ilość energii elektrycznej wyprodukowanej w poszczególnych technologiach odnawialnych źródeł energii [1] Table 2. Quantities of electrical energy produced from renewable sources [1] Źródło energii odnawialnej Ilość wyprodukowanej energii [GWh] 2002 2003 2004 2005 2006 I poł. 2007 Elektrownie wodne (w tym) 2279 1672 2081 2176 2030 1214 Duże elektrownie wodne 10 MW 1432 998 1191 1330 1227 688 Małe elektrownie wodne 10 MW 847 673 890 846 803 526 Biomasa Elektrownie i elektrociepłownie na biomasę 379 398 604 1345 1818 994 Biogaz 48 56 66 104 117 70 Gaz wysypiskowy 48 45 50 74 80 46 Gaz z oczyszczalni ścieków b.d. 8 12 30 35 23 Biogaz rolniczy b.d. 3 4 1 2 1 Elektrownie wiatrowe 61 124 142 135 257 136 Ogółem 2767 2250 2893 3760 4222 2514 Zeszyty Naukowe 17(89) 93

Moc wyprodukowana [MW] / moc zainstalowana [MW] Maciej Ziółkowski, Andrzej Balcerski Ponadto w odróżnieniu od elektrowni wiatrowych instalacje na biomasę mogą pracować w systemie ciągłym, co oznacza że mogą być jednym ze stałych elementów bilansu energetycznego kraju. Drugim ważnym aspektem tych instalacji jest to, że oprócz energii elektrycznej wytwarzane jest w nich ciepło (nieuwzględnione w prezentowanych tabelach). 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 2002 2003 2004 2005 2006 Elektrownie wodne Biomasa Biogaz Elektrownie wiatrowe Rys. 1. Współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej w elektrowniach zasilanych z OZE w Polsce w latach 2002 2006 Fig. 1. Coefficient of nominal power utilisation of Polish renewable source power plants in 2002 2006 Potencjał źródeł biogazu Istotną część energetyki wykorzystującej biomasę jako źródło energii stanowią szeroko opisywane instalacje zasilane biogazem [2, 3, 4, 5]. Są to głównie kotły gazowe i agregaty kogeneracyjne z silnikami spalinowymi. Zasilane są one biogazem pochodzącym głównie z oczyszczalni ścieków i wysypisk śmieci. Innymi źródłami biogazu mogą być biogazownie rolnicze oraz miejskie, te pierwsze jednak, ze względu na silne rozdrobnienie rolnictwa i brak ukierunkowania produkcji rolnej na biomasę energetyczną, są w Polsce słabo rozwinięte. Natomiast biogazownie miejskie mają sens tylko w przypadku stosowania pełnej segregacji odpadów, która w Polsce niestety nie jest jeszcze realizowana. Biogaz jest jednym z efektów naturalnych procesów zachodzących w substancji organicznej. Jest to gaz składający się w większości z metanu, samoczynnie uwalniający się ze wszelkich składowisk zawierających substancje organiczne. Polska, jako członek Uni Europejskiej, ma obowiązek stosować się do zaleceń Dyrektywy COM 97/105 z dnia 5 marca 1997 r.: akumulacja i migracja gazu wysypiskowego winna być kontrolowana; biogaz powinien być gromadzony, musi być poddany obróbce i zużyty, jeżeli zgromadzony gaz nie nadaje się do produkcji energii, musi być spalony, gromadzenie, obróbka i wykorzystanie gazu powinno być prowadzone w sposób minimalizujący szkody dla środowiska i zdrowia ludzkiego. Ta sama dyrektywa zakłada, że do roku 2010 należy zredukować emisję gazu wysypiskowego do 25% całkowitej emisji z 1993 roku. W Polsce zarejestrowanych jest 1049 zorganizowanych składowisk odpadów komunalnych [2]. Odzysk energii elektrycznej i cieplnej realizowany jest w bardzo małej liczbie obiektów (32 obiekty, co stanowi zaledwie 3,05%). W tabeli 3 zaprezentowano zestawienie polskich składowisk odpadów komunalnych w poszczególnych województwach, natomiast w tabeli 4 przedstawiono zestawienie wysypisk, na których prowadzone jest zorganizowane odgazowywanie złoża. Dane w poniższych tabelach wskazują na no, że instalacje odgazowania są zainstalowane na ok. 1/3 składowisk, z czego utylizacja biogazu realizowana jest tylko w kilku procentach ogółu składowisk. Dane te jednoznacznie wskazują na możliwości zwiększenia ilości instalacji energetycznych zasilanych biogazem wysypiskowym zarówno tam, gdzie istnieje już infrastruktura do gromadzenia gazu, jak również tam, gdzie należy ją wybudować. Średni czas eksploatacji złoża z punktu widzenia pozyskiwania biogazu wynosi 20 lat. Pewną trudnością w zastosowaniu pełnej kogeneracji podczas spalania biogazu wysypiskowego jest ograniczone zapotrzebowanie na energię cieplną najczęściej związane z ogrzewaniem i ciepłą wodą w budynku administracji wysypiska. Ze względu na usytuowanie wysypisk z dala od osiedli mieszkaniowych transport ciepła jest nieopłacalny. Istnieją jednak rozwiązania techniczne umożliwiające zagospodarowanie ciepła odpadowego z agregatów kogeneracyjnych. Są to m.in.: wykorzystanie turbosprężarek doładowujących, dodatkowo napędzających prądnice; zastosowanie dodatkowych niewielkich turbozespołów prądotwórczych napędzanych spalinami pobieranymi za turbosprężarką; wykorzystanie układów turbinowych z czynnikiem niskowrzącym w obiegu cieplnym, w którym ciepło odpadowe z silnika spalinowego byłoby wykorzystywane jako górne źródło ciepła. 94 Scientific Journals 17(89)

Silniki spalinowe zasilane biogazem jako perspektywa polskiej energetyki rozproszonej Innym rozwiązaniem, stosowanym tam, gdzie z różnych względów nie można zastosować agregatów kogeneracyjnych, jest technologia rozwijana obecnie w Szwecji, polegająca na produkcji biogazu, usuwaniu z niego dwutlenku węgla i dodawaniu niemalże czystego metanu do miejskiej instalacji gazowej. Drugim głównym źródłem biogazu w Polsce, które ze względu na wymogi ochrony środowiska należy zagospodarować, są oczyszczalnie ścieków. Tabela 3. Składowiska odpadów komunalnych według województw w 2004 roku [2] Table 3. Municipal waste dumps in polish provinces in 2004 [2] Składowiska zorganizowane Województwa Czynne O zakończonej eksploatacji Liczba Powierzchnia [ha] Liczba Powierzchnia [ha] Dolnośląskie 122 359,1 6 16,6 Kujawsko-pomorskie 70 227,3 1 1,3 Lubelskie 125 222,4 7 13,1 Lubuskie 33 123,1 2 3,8 Łódzkie 44 185,7 7 26,5 Małopolskie 37 90,8 6 7,3 Mazowieckie 90 282,4 8 10,1 Opolskie 45 259,4 2 5,5 Podkarpackie 49 123,7 7 5,9 Podlaskie 83 146,9 2 6,2 Pomorskie 47 244,0 15 10,6 Śląskie 41 158,9 5 26,9 Świętokrzyskie 30 80,1 1 0,6 Warmińsko-mazurskie 66 322,1 9 18,3 Wielkopolskie 112 345,4 4 7,8 Zachodniopomorskie 55 213,8 6 11,9 Polska 1049 3385,1 88 172,4 Tabela 4. Odgazowanie składowisk odpadów komunalnych według województw w 2004 roku [2] Table 4. Generation of biogas in municipal waste dumps in Polish provinces in 2004 [2] Województwa Ogółem Razem Liczba składowisk z instalacją odgazowania W tym z gazem uchodzącym do atmosfery W tym utylizowanym przez spalanie Bez odzysku energii Z odzyskiem energii cieplnej Z odzyskiem energii elektrycznej Dolnośląskie 22 21 1 Kujawsko-pomorskie 14 11 1 2 Lubelskie 0 0 Lubuskie 10 9 1 Łódzkie 7 3 1 3 Małopolskie 8 6 1 1 Mazowieckie 6 3 1 3 Opolskie 17 16 1 Podkarpackie 19 16 2 1 Podlaskie 3 3 Pomorskie 10 7 1 2 Śląskie 20 13 3 1 4 Świętokrzyskie 2 1 1 Warmińsko-mazurskie 9 7 1 1 1 Wielkopolskie 39 35 1 3 Zachodniopomorskie 21 17 4 Polska 207 168 9 5 27 Zeszyty Naukowe 17(89) 95

Maciej Ziółkowski, Andrzej Balcerski W większości przypadków eksploatowanych instalacji wytwarzania utylizacji biogazu z osadów pościekowych ich moc elektryczna i cieplna zapewnia pokrycie potrzeb własnych oczyszczalni ścieków. Polska posiada 1700 oczyszczalni przemysłowych i ok. 1500 oczyszczalni komunalnych, w których obecnie eksploatowanych jest ok. 30 instalacji biogazowych, zatem również na tym polu istnieją duże możliwości rozwoju. Przykłady elektrociepłowni zasilanych biogazem Przykładem nowoczesnej oczyszczalni ścieków z rozbudowaną instalacją wytwarzania i utylizacji biogazu jest Grupowa Oczyszczalnia Ścieków w Łodzi (rys. 2). Instalacja produkcji biogazu składa się m.in. z trzech komór fermentacyjnych o pojemności 10 000 m 3 każda. Wyprodukowany w procesie fermentacji biogaz poddawany jest odsiarczaniu i magazynowaniu. Następnie przez stacje dmuchaw podawany jest do największej polskiej elektrociepłowni biogazowej składającej się z trzech agregatów prądotwórczych o łącznej mocy elektrycznej ok. 2,7 MW oraz cieplnej ok. 3,5 MW, które zaspakajają potrzeby oczyszczalni w około 90%. W systemie ciągłym pracują dwa agregaty, trzeci stanowi zabezpieczenie na wypadek awarii. Komory fermentacyjne Zbiornik biogazu Elektrownia Rys. 2. Widok instalacji do wytwarzania biogazu w GOŚ [6] Fig. 2. View of biogas generation system in GOS [6] Wielkość elektorowi została tak dobrana, by dwa agregaty obciążone nominalnie pokrywały całość zapotrzebowania na energię elektryczną i cieplną oczyszczalni. Niezmienność zapotrzebowania na energię elektryczną procesów technologicznych oczyszczalni umożliwia bliskie nominalnemu, stałe obciążenie agregatów, bez ryzyka przeciążenia mogącego wystąpić przy skoku zapotrzebowania na energię elektryczną. Ciepło odpadowe odbierane jest w wymiennikach płytowych z cieczy chłodzącej silnik i oleju smarującego oraz w kotle utylizacyjnym ze spalin. Odsiarczanie biogazu przed dostarczaniem do agregatów umożliwia zmniejszenie zawartości siarki w paliwie, co skutkuje obniżeniem temperatury punktu rosy wytwarzanych spalin. Z tego powodu spaliny w opisywanej elektrociepłowni są schładzane do ok. 120 C. Elektrownia jest w pełni zautomatyzowana, parametry pracy agregatów monitoruje system komputerowy. Rys. 3. Schemat instalacji wytwarzania i utylizacji biogazu w Gorzelni Liszkowo [7 ] Fig. 3. Schema of biogas generation and utilisation system in Liszkowo Distillery [7] 96 Scientific Journals 17(89)

Silniki spalinowe zasilane biogazem jako perspektywa polskiej energetyki rozproszonej Odwodnione osady z komór fermentacyjnych wykorzystywane są do nawożenia upraw wierzby energetycznej, zakładanych na obszarze wokół oczyszczalni. Wierzba ta będzie spalana w planowanym dodatkowym bloku energetycznym wyposażonym w kotły na biomasę. Przykładem dużej instalacji biogazowej współpracującej z produkcją przemysłową jest biogazownia na terenie Gorzelni Liszkowo. Schemat uruchomionej w tym roku instalacji przedstawiono na rysunku 3. Instalacja jest przykładem rozbudowanego systemu przemysłowego, w którym produkcja biogazu podnosi rentowność produkcji poprzez wykorzystanie własnego źródła energii elektrycznej i cieplnej oraz poprzez eliminację kosztów związanych z utylizacją wywaru (redukcja odoru i 50% suchej masy) i emisją wiążącą się z produkcją ciepła technologicznego. W elektrociepłowni zasilanej biogazem zainstalowano dwa agregaty kogeneracyjne o mocy elektrycznej 1063 kw i 599 kw cieplnej każdy. Są to obecnie największe w Polsce tłokowe silniki spalinowe zasilane biogazem. Należy zwrócić uwagę na zastosowany w tym przypadku rozwinięty układ utylizacji ciepła odpadowego silników spalinowych wykorzystywanego do produkcji pary i podgrzewania wody kotłowej i komór fermentacyjnych. Ciepło spalin wylotowych wykorzystywane jest w utylizacyjnym kotle parowym zapewniającym pokrycie 60% zapotrzebowania na parę technologiczną w gorzelni. Natomiast do utylizacji ciepła chłodzenia silników i oleju smarującego wykorzystywane są płytowe wymienniki ciepła. Podsumowanie Zgodnie z opisywanym we wstępie programem rozwoju polskiej energetyki zasilanej z OZE, osiągnięcie wymaganego udziału tego sektora energetyki będzie związane z rozwijaniem technologii wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Ocenia się, że największy potencjał leży w energetyce biomasowej, w tym również w wykorzystaniu biogazowni na wysypiskach śmieci i w oczyszczalniach ścieków, gdzie utylizacja biogazu jest wymagana ze względu na ochronę środowiska naturalnego. Zaprezentowane przykłady pokazują, iż rozwój polskiej energetyki biogazowej spowodował nie tylko zwiększenie liczby instalacji, ale również wielkości montowanych agregatów kogeneracyjnych. Elektrociepłownie biogazowe o mocy elektrycznej rzędu kilku MW umożliwiają wejście w zakres mocy lądowych elektrowni gazowych, które technologicznie wywodzą się z instalacji okrętowych. Są to całościowe konstrukcje z rozbudowanymi systemami utylizacji ciepła odpadowego neutralizacji szkodliwych składników gazów spalinowych, których opłacalność (głównie inwestycyjna) ogranicza ich zastosowanie do instalacji o dużej mocy. Realizacja polskiej polityki rozwoju energetyki opartej na odnawialnych źródłach energii może stanowić obszar zainteresowania szeroko rozumianego środowiska naukowego, związanego ze spalinowymi siłowniami okrętowymi. Wiąże się to z zagadnieniami dotyczącymi np. doboru źródeł energii elektrycznej czy głębokiej utylizacji ciepła odpadowego. Ponadto daje to możliwość zwiększenia uniwersalności kształcenia przyszłej kadry projektantów i eksploatatorów tego typu obiektów. Dodatkowo rozwój energetyki rozproszonej opartej na lądowych siłowniach biogazowych może stanowić atrakcyjne miejsce zatrudnienia dla ludzi z doświadczeniem zdobytym na morzu. Bibliografia 1. Raport zawierający analizę realizacji celów ilościowych i osiągniętych wyników w zakresie wytwarzania energii elektrycznej w odnawialnych źródłach energii. Załącznik do obwieszczenia Ministra Gospodarki z dnia 21.04.2008. Monitor Polski nr 51 poz. 457. 2. Rocznik ochrony środowiska. GUS, Warszawa 2005. 3. MIKIELEWICZ J., CIEŚLIŃSKI J. T.: Niekonwencjonalne urządzenia i systemy konwersji energii. Wyd. PAN Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Warszawa 1999. 4. GRONOWICZ J.: Niekonwencjonalne źródła energii. Wyd. Instytut Technologii Eksploatacji PIB, Radom 2008. 5. ZIÓŁKOWSKI M., BALCERSKI A.: Wybrane zagadnienia wykorzystania biogazu jako paliwa silników spalinowych w skojarzonych układach energetycznych. Wyd. Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2007. 6. Grupowa Oczyszczalnia Ścieków w Łodzi, www.gos.lodz.pl. 7. SZYMANDERA Z.: Projekt biogazowni. Biogaz jako paliwo do produkcji energii w skojarzeniu. www.aufwind.pl. Recenzent: prof. dr hab. inż. Stefan Żmudzki Akademia Morska w Szczecinie Zeszyty Naukowe 17(89) 97