Forum czystej energii Targi POLEKO Poznań 24-26 listopada 2009r Odpady komunalne jako źródło energii, przykłady rozwiązań szwedzkich. Józef Neterowicz Ekspert ds. Ochrony Środowiska i Energii Odnawialnej Związku Powiatów Polskich Członek Rady Konsultacyjnej ds. Energii w Sejmie RP Prezes firmy Radscan Intervex Polska Sp.z o.o
Kilka stwierdzeń dotyczących odpadów komunalnych - Surowe, niesortowane odpady tak, jak surowa biomasa nie palą się - MoŜna wyprodukować więcej energii niŝ moc znamionowa kotła. - Odpady to najtańsze paliwo za które dostawca płaci temu który je utylizuje - Kominy spalarni odpadów komunalnych to najczystsze emitory spalin - 2 tony odpadów komunalnych energetycznie odpowiadają co najmniej 1 tonie węgla - Odpady komunalne warte są co najmniej tyle ile warta jest energia z nich wyprodukowana - Nie waŝne co jest paliwem, waŝne jest to co opuszcza komin ze spalinami - Im bardziej wilgotne odpady tym bardziej jest to opłacalne dla ciepłowni
Gospodarka odpadami komunalnymi w Szwecji po 2005 roku.
Efekty wydajnej gospodarki odpadami w Szwecji rok 2007 Kg na osobę Udział % Suma produkowanych odpadów rocznie 515 100 Niebezpieczne, oddzielnie odbierane i przerabiane odpady Odzysk materiałów (segregacja u źródła, kaucje) jako surowiec i produkty Obróbka frakcji biologicznej w celu produkcji biogazu 5 1 190 37 60 12 Spalanie z produkcją i odzyskiem energii 240 46 Kierowane na składowisko odpadów 20 4
Czyli tylko tyle zostaje oddane roczniena składowisko przez przeciętnego Szweda z 515 kg odpadów komunalnych 20 kg
Roczne udziały różnych paliw w szwedzkim ciepłownictwie oraz emisja CO2/1 MWh przy produkcji ciepła (w Polsce ok. 420 kg CO2/MWh)
Rola miejskiejsieci cieplnej w przyjmowaniu i dystrybucji różnego rodzaju energii cieplnej Ciepło odpadowe z przemysłu Bioenergia Energia z odpadów Produkcja paliw do pojazdów Elektrociepłownia
Co to sąwilgotne paliwa? Paliwa w których zawartość wody stanowi więcej niŝ 20%. Zaliczamy do nich m.in. biomasę, odpady komunalne, gaz ziemny i węgiel brunatny
Powody dla których zaczęto palićw Szwecji mokrymi paliwami stałymi. Wysokie koszty przygotowania suchego biopaliwa powodujące wysoką jego cenę w porównaniu z mokrymi. Wynalezienie technologii skraplania spalin. Istniejący stały odbiorca odzyskanej energii ze spalin: sieć cieplna Względy praktyczne: - zbiórka - przechowywanie - łatwy transport
Skład biomasy drewnianej Woda, 50% Węgiel, 24,5% Wodór, 3,1% Tlen, 21,8% Popiół, 0,55% Chlorki, 0,03% Siarka, 0,02% Cipło spalania suchej biomasy wynosi 18 MJ/kg (węgla ok. 24 MJ/kg) -------Palne---------
Skład odpadów komunalnych Chlorki, 0,4% Woda, 45% Węgiel, 22% Wodór, 3,3% Tlen, 20,3% Popiół, 8,6% Siarka, 0,1% Ciepło spalania suchych odpadów komunalnych wynosi 16 MJ/kg (węgiel ok. 24 MJ/kg) ------Palne--------
Spalanie mokrego paliwa Sposób tradycyjny Odparowanie wilgoci Spalanie Odzysk energii Oczyszczanie i emisja spalin
Mokry ekonomizer Wymiennik ciepła rurowy
Spalanie paliwa mokrego Metoda nr 1 Odparowywanie wilgoci Spalanie Tradycyjny odzysk energii poprzez chłodzenie spalin (ekonomizer) Dodatkowy odzysk energii przez skraplanie pary wodnej w spalinach Oczyszczanie i emisja spalin
pierwotnego Wentylatory powietrza p wtórnego Schemat P&I skraplanie spalin w skraplaczu RECO-FLUE (metoda 1) a Paliwo Kocioł Cyklon Wentylator spalin Elektrofiltr Palenisko Komin Skraplacz aspalin RECO- FLUE Odmgławiacz
Skraplacz spalin wymiennik płaszczowo-rurowy Skraplacz spalin dla eon Mälarvärme AB, Örebro Szwecja
Skraplacz spalin - skruber
Skruber Bezpośrednie chłodzenie spalin Skraplająca Chłodnica Spalin Wysoko temperaturowy Ekonomizer
Zalety skraplania spalin. Odzyskuje energięcieplnąze spalin do temperatury punktu rosy oraz energięzmiany stanu skupienia pary wodnej znajdującej sięw nich. Zwiększa sprawnośćukładu o ok. 25% zależnie od zawilgocenia paliwa i temperatury wody powrotnej w sieci cieplnej. Sprawia ze sprawnośćsystemów kotłowych opalanych mokrym paliwem zbliża się do węglowych (80%). Ułatwia oczyszczanie spalin szczególnie trudnych paliw.
Spalanie paliwa mokrego Metoda nr 2 Odparowywanie wilgoci Spalanie Tradycyjny odzysk energii (ekonomizer) Dodatkowy 1stopień odzysku energii poprzez skraplanie pary wodnej w spalinach Dodatkowy 2 Oczyszczanie i stopień odzysku emisja spalin energii poprzez dalsze osuszanie spalin i przekazanie wilgoci do kotła przez powietrze spalania
Wentylator powietrza pierwotnego Schemat P&I skraplanie spalin w skraplaczu RECO-FLUE (metoda 2) Went.pow pierwotn. Wentylator powietrza wtórnego Elektrofiltr Paliwo Kocioł Cyklon K K Palenisko Wentyla -tor spalin Komin Skraplacz spalin K RECO- FLUE Ciepła woda wylot Ciepła woda wlot Dogrzewacz powietrza Odmgławiacz P NawilŜacz powietrza spalania ROTO-FLUE
RECO ROTO FLUE Visby Skraplacz spalin i nawilŝacz powietrza spalania w Visby Energi AB Gotlandia
Zalety nawilżania powietrza spalania. Odzyskuje energięcieplnąz ochłodzonych czystych spalin do temperatury ok. 40 C, przekazuje wilgoć powietrzu spalania. Podwyższa temperaturępunktu rosy, przez to odbiornik ciepła (sieć cieplna) może mieć temperaturę nawet pow. 65 C. Zwiększa dodatkowo sprawnośćo ok.10% zależnie od zawilgocenia paliwa i temperatury wody powrotnej w sieci. Sprawia ze sprawnośćsystemów kotłowych opalanych mokrym paliwem osiągająponad 95% czyli o wiele więcej niżkotły opalane węglem!!!
W którym miejscu odzyskuje się energię ze skraplania spalin w tradycyjnym ZTO? To tutaj odzyskuje się energię ze skraplania spalin.
Dodatkowy odzysk energii w kotle opalanym biomasądzięki skraplaniu spalin (+25%) i nawilżaniu powietrza spalania (+10%). Odzysk energii (MW) 35% -----------------------!!! Kocioł 12 MW Temperatura spalin 150oC Paliwo zrębki o wilgotności wg.tabelki poniŝej Przykład dla paliwa o 50% wilgotności Temperatura powrotu wody w sieci cieplnej (oc)
10500 10000 9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 Energy output from 1 kg/s wood 50% moisture Skąd bierze się ta dodatkowa energia? Odzysk energii z 1 kg/s drewna o wilgotności 50% 105 100 95 90 85 80 75 70 65 6000 5500 5000 60 55 50 Efficiency (%) 4500 45 Energy output (kw) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 Drewno o 50% wilgotnoci NiŜsza lub Efektywna wartość cieplna: 8123 kj/kg mokrego paliwa WyŜsza lub Kaloryczna wartość cieplna10691 kj/kg mokrego paliwa Energy output wet Energy output dry Effective efficiency Calorific efficiency 40 35 30 25 20 15 1000 10 500 5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 0 Flue gas temperature ( C) Punkt rosy Temperatura spalin ( o C)
Układ technologiczny nowoczesnej spalarni odpadów komunalnych 0 emisyjnej do wody według najnowszej technologii. Uzdatniona woda kotłowa Woda,węgiel aktywny Ca(OH)2 Sieć cieplna (powrót) PALENISKO KOCIOŁ FW W Q SS Komin DODATKOWY ODZYSK ENERGII ZE SKROPLNYCH SPALIN ścieki MF UF CO 2 RO EDI woda, kondensat para wodna TRADYCYJNA CZĘŚĆ ENERGETYCZNA (TURBINA UPUSTOWA CHŁODZONA SIECIĄ CIEPLNĄ + GENERATOR FW filtr workowy W wentylator spalin Q Quench SS skraplacz MF mikrofiltr UF ultrafiltr CO2 membrana usuwająca CO2 RO odwrotna osmoza EDI - elektrodejonizator ścieki Dodatki Przed filtrem workowym -woda do obniŝenia temperatury spalin i podwyŝszenia wilgotniści -wegiel aktywny do usunięcia dioksyn -Ca(OH)2 do neutralizacji SO2, HCL, HF Membrany - energia elektryczna - NaOH do neutralizacji wody - spręŝone powietrze do redukcji CO2 - chemikalia do czyszczenia membran ścieki
Poziomy dopuszczalnych emisji do atmosfery w(mg/nm3)- stan obecny Odpady+ bio przemysł Opady +bio < 50MW Odpady + bio 50-100MW Odpady + bio >100MW Węgiel < 50 MW Węgiel > 500 MW Odpady + bio cement Odpady < 6 ton/h Odpady 6-25 ton/h Rzeczywiści e zmierzone ze spalarni odpadów Pyły lotne 50 50 30 400 50 30 10 10 0,5 HCl 10 10 10 0,1 HF 1 2 2 NOx jako NO2 400 200 400 500 500 400 200 51,7 SO2 850 200 1300 400 50 50 50 1,2 TOC 10 10 10 0 Cd+Tl 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Hg 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+ 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Dioksyny i Furany 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 CO 50 50 32,8 Dioksyny i furany w ng/nm3
Cena paliwa konieczna dowyprodukowania 1 MWh el.w Szwecji w przeliczeniu na PLN bez dotacji, podatków i opłat.
Kosztystałe i ruchome kosztów produkcji energii el. w (groszach/ kwh el.) z różnych paliw w Szwecji bez podatków, VAT i subwencji państwowych.
Struktura kosztów w spalarniach odpadów w Szwecji na przykładzie spalarni w Sztokholmie (700 000 Mg/rok)
Struktura przychodów spalarni odpadów w Szwecji na przykładzie spalarni w Sztokholmie (700 000 Mg/rok) Dzięki przyłączeniu do sieci cieplnej głównym nieporównywal - nie największym przychodem spalarni odpadów komunalnych jest sprzedaŝ energii cieplnej ze skojarzenia i skraplania spalin.
Przychody spalarni dla Krakowa Ilość odpadów 230 000 Mg/rok Wilgotność 42% Opłata na bramie 100 PLN/Mg 26% Wybudowana przy sieci cieplnej Para wodna w kotle o parametrach 400 C i 40 bar, Moc 54,3 MW Przychody za sprzedaną energię elektryczną 27 000 000 PLN/rok ( 13,2 MW) 31% Przychody za sprzedzną energię cieplną ze skojarzenia 30 000 000 PLN/rok ( 41,1 MW ) 34% Przychody za sprzedaną energię cieplną ze skaplania spal. 6 500 000 PLN /rok ( 8,9 MW) 7,5% Zarobek z wykorzystania ciepłego kondensatu jako wody DEMI zamiast wody pitnej 730 000 PLN/rok ( 9 m3 / h, temp.50oc) 1,5% Gdy zrezygnujemy ze skraplania i skojarzenia to by zachować tę samą rentowność instalacji musimy podnieść opłatę na bramie ze 100 PLN /Mg do 262 PLN/Mg!!!
Struktura przychodów dla przyszłej spalarni dla Krakowa
Struktura przychodów dla przyszłej spalarni jedynie opartej na sprzedaży energii elektrycznej dla Krakowa
Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów Ilość odpadów (tonach/rok) Wartośćkaloryczna(zależy od wilgotności, ilości części palnych Sprawność kotła Dane podstawowe Ilość godzin pracy kotła Koszt składowania 1 tony odpadów Kto jest właścicielem odpadów
Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów cd. Cena instalacji Wielkość grantu Cena
Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów cd. Koszty eksploatacji utrzymanie ruchu koszty mediów koszty obsługi koszty za składowanie popiołów Podatki za emisję Amortyzacja Koszty finansowe Koszty
Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów cd. Ilość godzin produkcji energii elektrycznej Ilośćgodzin sprzedaży energii cieplnej Cena sprzedaży energii elektycznej Cena sprzedaży energii cieplnej Opłata na bramie Sprzedaż złomu (Al +Fe) Przychody
Co robić? Minimalizować strumień odpadów Odzyskiwać o ile to bardziej opłacalne niŝ przychody ze sprzedaŝy energii Najlepiej wydzielać u źródła frakcję organiczną dla produkcji biometanu Spalarnie mają pracować w skojarzeniu z odzyskiem energii i wody ze spalin Wykorzystywać istniejące sieci cieplne do zagospodarowania ciepła Wykorzystać pieniądze unijne bo taka szansa juŝ się nie powtórzy Odpady i sieć cieplna własnością samorządów
Główna siedziba w Polsce Dziękuję za uwagę! Telefon: 0602 787 787 e-mail: jozef.neterowicz@radscan.se, jn@zpp.pl