Racjonalizacja użytkowania energii w przedsiębiorstwie przemysłowym

Podobne dokumenty
Na podstawie: J.Szargut, A.Ziębik, Podstawy energetyki cieplnej, PWN, Warszawa 2000

ANALIZA UWARUNKOWAŃ TECHNICZNO-EKONOMICZNYCH BUDOWY GAZOWYCH UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH MAŁEJ MOCY W POLSCE. Janusz SKOREK

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań

Zagospodarowanie energii odpadowej w energetyce na przykładzie współpracy bloku gazowo-parowego z obiegiem ORC.

Zagadnienia inŝynierskie i ekonomiczne związane z produkcją energii w układach kogeneracyjnych

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

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w źródłach rozproszonych (J. Paska)

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

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

Andrzej Curkowski Instytut Energetyki Odnawialnej

13.1. Definicje Wsparcie kogeneracji Realizacja wsparcia kogeneracji Oszczędność energii pierwotnej Obowiązek zakupu energii

Regulacje dla rozwoju gospodarczego opartego na nowych źródłach energii (gaz, OZE, inteligentne sieci, przesył)

Zakończenie Summary Bibliografia

ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

Jerzy Żurawski Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel ,

KOGENERACJA ENERGII CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ W INSTALACJACH ŚREDNIEJ WIELKOŚCI

Rola kogeneracji w osiąganiu celów polityki klimatycznej i środowiskowej Polski. dr inż. Janusz Ryk Warszawa, 22 październik 2015 r.

Czas wypełnienia ankiety: 5-10 min.

Wydział Mechaniczno-Energetyczny Kierunek ENERGETYKA. Zbigniew Modlioski Wrocław 2011

Pytania zaliczeniowe z Gospodarki Skojarzonej w Energetyce

Kompozyt biomasowo-węglowy niskoemisyjny węgiel na wsi

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Koszt produkcji energii napędowej dla różnych sposobów jej wytwarzania. autor: Jacek Skalmierski

Perspektywy energetyki jądrowej j Polsce Procesy inwestycyjne Tomasz Jackowski Departament Energetyki Ministerstwo Gospodarki

PO CO NAM TA SPALARNIA?

Nowoczesna produkcja ciepła w kogeneracji. Opracował: Józef Cieśla PGNiG Termika Energetyka Przemysłowa

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

PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA GAZU ZIEMNEGO DO PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE

PERSPEKTYWY ROZWOJU SYSTEMÓW CIEPŁOWNICZYCH

Kocioł na biomasę z turbiną ORC

Kohabitacja. Rola gazu w rozwoju gospodarkiniskoemisyjnej

5.5. Możliwości wpływu na zużycie energii w fazie wznoszenia

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

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

Zapotrzebowanie krajowego sektora energetycznego na surowce energetyczne stan obecny i perspektywy do 2050 r.

G Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej za rok 2008

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: MME s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Techniczno-ekonomiczne aspekty modernizacji źródła ciepła z zastosowaniem kogeneracji węglowej i gazowej w ECO SA Opole.

Efektywność ekonomiczna elektrociepłowni opalanych gazem ziemnym

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

GIPH KATOWICE GÓRNICZA IZBA PRZEMYSŁOWO HANDLOWA MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA WĘGIEL W OKRESIE TRANSFORMACJI ENERGETYCZNEJ KATOWICE 29 SIERPNIA 2017


BILANS CIEPLNY CZYNNIKI ENERGETYCZNE

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

TWEE, sem. 2. Wykład 6

UWARUNKOWANIA PRAWNE ROZWOJU BIOGAZU

Doświadczenia audytora efektywności energetycznej w procesach optymalizacji gospodarki energetycznej w przedsiębiorstwach

Kogeneracja w Polsce: obecny stan i perspektywy rozwoju

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

Wpływ strategii energetycznej regionu na rozwój odnawialnych źródeł energii. Katarzyna Grecka Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

Spis treści: Polityka UE oraz Polski w zakresie promowania odnawialnych źródeł energii

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

WDRAŻANIE BUDYNKÓW NIEMAL ZERO-ENERGETYCZNYCH W POLSCE

Rozwój energetyki wiatrowej w Unii Europejskiej

Recykling odpadów opakowaniowych

CIEPŁO Z OZE W KONTEKŚCIE ISTNIEJĄCYCH / PLANOWANYCH INSTALACJI CHP

KONFERENCJA MIĘDZYNARODOWA. Warszawa

Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej

Substancja - jest to taka postać materii, która ma masę spoczynkową różną od zera.

WYZWANIA NA RYNKU ENERGII

EFEKTYWNOŚĆ WYTWARZANIA ENERGII. I Międzynarodowe Forum Efektywności Energetycznej. Marian Babiuch Prezes Zarządu PTEZ. Warszawa, 27 października 2009

Identyfikacja potencjału oszczędności energii jako podstawa w procesie poprawy efektywności energetycznej przedsiębiorstwa

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku rola sektora ciepłownictwa i kogeneracji

Analiza efektywności zastosowania alternatywnych źródeł energii w budynkach

Skraplarki Claude a oraz Heylandta budowa, działanie, bilans cieplny oraz charakterystyka techniczna

Instalacje Termicznego Przekształcania Odpadów w Europie i Polsce

Rozwój energetyki gazowej w Polsce - szansa czy zagrożenie dla bezpieczeństwa energetycznego?

Założenia do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe miasta Kościerzyna. Projekt. Prezentacja r.

Bydgoszcz, r. Ustawa o odnawialnych źródłach energii Stan obecny i perspektywy wykorzystania OZE. Ustawa o OZE

Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

ELEKTROENERGETYKA W POLSCE 2011 WYNIKI WYZWANIA ZIELONA GÓRA 18 LISTOPADA wybrane z uwarunkowań zewnętrznych i wewnętrznych!

Perspektywa europejska rynku energii. Prof. Krzysztof Żmijewski Sekretarz Generalny. Rynek Energii w Polsce r.

Biogazownie Rolnicze w Polsce

Wydatki na ochronę zdrowia w

Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu

Efektywność energetyczna w przedsiębiorstwie

ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII

WSPÓŁPRACA UKŁADU SKOJARZONEGO Z TURBINĄ GAZOWĄ Z SYSTEMEM ELEKTROENERGETYCZNYM I SYSTEMEM CIEPŁOWNICZYM MIASTA OPOLA

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

OPŁACALNOŚĆ ZASTOSOWANIA UKŁADU SKOJARZONEGO Z TURBINĄ GAZOWĄ I KOTŁEM ODZYSKNICOWYM W CIEPŁOWNI KOMUNALNEJ

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE GAZU W ELEKTROCIEPŁOWNI GORZÓW

Nowe układy kogeneracyjne polska rzeczywistość i wyzwania przyszłości

Ocena kosztów mechanizmów wsparcia i korzyści społecznych wynikających z rozwoju kogeneracji

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

Zagraniczna mobilność studentów niepełnosprawnych oraz znajdujących się w trudnej sytuacji materialnej PO WER 2017/2018

G S O P S O P D O A D R A K R I K NI N SK S O K E O M

Załącznik nr Zakres

Unijny rynek gazu model a rzeczywistość. Zmiany na europejskich rynkach gazu i strategie największych eksporterów Lidia Puka PISM, r.

Zastosowanie OZE i mikrokogeneracji. nzeb. dr inż. Adrian Trząski

Trigeneracja ekologiczny sposób wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i/lub chłodu

Skojarzona gospodarka cieplno-elektryczna. Energia, ciepło i chłód

Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

KOGENERACJA w aspekcie efektywności energetycznej Prezentacja TÜV Rheinland

Sulechów, 18 Listopad 2011 r. Podłączenie do sieci elektroenergetycznych jako główna bariera w rozwoju odnawialnych źródeł energii w Polsce

Innowacyjne technologie dla poprawy efektywności energetycznej Audyt Energetyczny

Wykorzystanie Internetu przez młodych Europejczyków

Objaśnienia do formularza G-10.3

Transkrypt:

Innowacyjne technologie dla poprawy efektywności energetycznej Racjonalizacja użytkowania energii w przedsiębiorstwie przemysłowym Wojciech Stanek wojciech.stanek@polsl.pl Zabrze, 4 lipca 2013

Racjonalizacja użytkowania energii - motywacja Bułgaria Estonia Polska Rumunia Czechy Litwa Węgry Słowacja Łotwa Cypr Słowenia Grecja Malta Finlandia Portugalia Irlandia UE-27 Niemcy Belgia Holandia Wielka Brytania Hiszpania Włochy Luksemburg Austria Francja Dania Szwecja POLSKA ( 1,13 kg / ) - energochłonne gałęzie przemysłowe ( struktura PKB ) - niska sprawność energetyczna ( technologia ) - niekorzystna struktura paliw 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 średnia UE - 27 Emisja CO2, kg/

Racjonalizacja użytkowania energii - motywacja 7 lat 85 lat Dostępność nośników energii pierwotnej Wojciech Stanek; opracowano na podstawie www.bp.com Nośnik energii Jednostka 2007 2010 2015 2020 2025 2030 Ropa naftowa USD/boe 68,5 89,0 94,4 124,6 121,8 141,4 Gaz ziemny USD/ tyś. m 3 291,7 406,9 376,9 435,1 462,5 488,3 Węgiel USD/t 101,3 140,5 121,0 133,5 136,9 140,3 Ministerstwo Gospodarki: Polityka energetyczna Polski do 2030 roku

Racjonalizacja użytkowania energii - motywacja 35 30 25 20 15 10 Aspekty ekologiczne 5 0 maj 05 maj 06 maj 07 maj 08 maj 09 maj 10 maj 11 maj 12 Externalities Wielkość Substancja SO 2 NO X pył CO 2 c k, zł/kg 0,43 0,43 0,29 0,00023 w k, zł/kg 45,05 33,09 24,62 -

Racjonalizacja użytkowania energii - motywacja Pakiet 3x20: - redukcja emisji gazów cieplarnianych o 20% - wzrost efektywności energetycznej o 20% - udział odnawialnych źródeł energii (OZE) w ogólnej produkcji energii Otoczenie zewnętrzne Wsparcie prawne / finansowe - certyfikaty dla gospodarki skojarzonej ( kogeneracji ) - certyfikaty dla OZE - białe certyfikaty za efektywność energetyczną

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Podstawowe narzędzia powszechnie stosowane w analizach techniczno-ekonomicznych: - bilanse substancji - bilans energii - wskaźniki efektywności energetycznej - wskaźniki efektywności ekonomicznej (SPB, DPB, NPV, IRR ) Dodatkowe narzędzia termodynamiki: - bilans egzergii - koszt egzergetyczny

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Słowo energia jest używane w dwu znaczeniach.: W języku fizyki W języku potocznym wielkość podlegającą prawu zachowania. Może ona przepływać między różnymi postaciami materii i zmieniać swoją jakość, nie można jednak jej ani stworzyć ani zniszczyć. słowa energia używa się tylko dla takich postaci energii, które charakteryzują się podwyższoną jakością i nadają się do podtrzymywania biegu procesów wytwarzających użyteczne efekty. Są to więc takie postaci energii, które mają określoną wartość ekonomiczną ( egzergia ). Jan Szargut: Energia czy Egzergia. Rynek Energii, 10.2010

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Bilanse substancji ZASADA ZACHOWANIA SUBSTANCJI stała jest: - liczba cząstek w procesach fizycznych, - liczba pierwiastków w procesach chemicznych, m n in n d G d in n u G m u sys n sys osłona bilansowa m n out n w G w out n = n + in in sys m = m + Steady state: n & = sys & in n out m & = & in m out n m out out Bilans substancji podstawa sporządzenia bilansu energii

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Bilanse energii E = E + in E & = sys & in E out E out Energia strumienia substancji: 2 w E& r = m& h + + gh 2 System może wymieniać energię ze swoim otoczeniem za pomocą: -pracy mechanicznej( W) -energii elektrycznej( Eel ) -ciepła( Q) - energii przepływającej strugi( H ) Energia wewnętrzna układu: U sys 2 w = m u + + gh u 2 Równanie Gibbsa: u = h pv

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Sprawność energetyczna metoda bezpośrednia (np. kocioł) η EK = Q& m& ( i i ) uz = 1 4 E& m& W ch pal metoda pośrednia (np. kocioł) η = 100% ΣS EK d ΣS = S w _ fiz + Sw_chem + Sst_fiz + Sst_chem + S ot

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Sprawność energetyczna (przykładowe wartości) Urządzenie Sprawność Kocioł parowy 0,90 Elektrownia parowa 0,40 Elektrociepłownia 0,80 Pompa ciepła sprężarkowa 4,00 Ziębiarka absorpcyjna 0,70 Ziębiarka sprężarkowa 1,50

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy Bilans energii (prezentacja graficzna) 100 GJ 57 GJ 22 GJ Jan Szargut: Termodynamika. PWN Warszawa 1998

Racjonalizacja użytkowania energii - podstawy II Zasada Termodynamiki Niemożliwe jest zbudowanie silnika, który w całości zamianiałby ciepło napędowe w pracę ( η < 100 % ) Przebieg nieodwracalnych procesów rzeczywistych jest zawsze związany ze wzrostem entropii. Suma przyrostów wszystkich ciał uczestniczących w zjawisku jest miarą nieodwracalnej utraty zdolności do wykonania pracy δl = T S 0 Prawo Gouya - Stodoli

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Procesy rzeczywiste nieodwracalne Skracanie łańcucha przemian termodynamicznych = = eliminacja nieodwracalności Jan Szargut: Termodynamika. PWN Warszawa 1998

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Ech = (100+120)-175 = 45 (20%)

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Ech = (250+120)-250 = 120 (32%)

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja TYP EC Turbina Parowa Turbina gazowa (KO) Turbina gazowa (GP) Silnik tłokowy Zakres mocy kw Sprawność elektr., % Sprawność całk., % Wskaźnik skojarzenia > 250 7 20 75 84 0,1 0,33 > 350 15 40 65 85 0,4 0,8 > 7000 35 55 73 85 < 1,45 5 6500 25 40 70 90 0,5 1,0 Mikroturbina 25 450 25-30 75-85 0,5 0,65

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji ( PES) E ch, r ch,chp = ( PES) E E ch, r = 1 η η c,chp c,ref 1 η η el,chp el,ref η c =,CHP Q E CHP ch,chp η el,chp = E E el,chp ch,chp

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji PES = 1 η E ec 1 η ref 1+ σ c + σ η ref el Szargut J., Ziębik A.: Skojarzone wytwarzanie ciepła i elektrycznosci. PAN Katowice 2007

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji PES = 1 η E el σ + u 1 ηref c + σ η ref el Szargut J., Ziębik A.: Skojarzone wytwarzanie ciepła i elektrycznosci. PAN Katowice 2007

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji E el TG E el TP S TG TP Q Szargut J., Ziębik A.: Skojarzone wytwarzanie ciepła i elektrycznosci. PAN Katowice 2007

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji Paliwo Spaliny E el G S 0.4 PES η E el g B =0.8 Q 0.3 0.7 0.2 0.1 0.6 0.7 0.8 0.9 σ 1 Szargut J., Ziębik A.: Skojarzone wytwarzanie ciepła i elektrycznosci. PAN Katowice 2007

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji - przykłady V g V g tg1 E el tg1 K 1 G 1 spaliny E el PES 0,27 0,25 0,23 η=0,88 η=0,85 η=0,9 2010 2009 2008 V g tg2 E el tg2 K 2 G 2 spaliny Q 0,21 0,19 0,17 0,56 0,58 0,6 0,62 0,64 0,66 0,68 б 2007 2006 2005 2004 2003 2002

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji przykłady Elektrociepłownia z turbiną gazową

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji przykłady Paliwo Spaliny E el G S Q

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji przykłady Elektrociepłownia z silnikiem tłokowym (gaz ziemny)

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji przykłady 50000000 40000000 40000000 30000000 30000000 20000000 20000000 PLN 10000000 PLN 10000000 0 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022-10000000 0 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022-10000000 -20000000-20000000 certyfikaty NPV CF* bez certyfikatów NPV CF* Elektrociepłownia z silnikiem tłokowym (metan kopalniany)

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji (trójgeneracja)

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji (trójgeneracja) η

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Analiza wysokosprawnej kogeneracji (trójgeneracja)

Racjonalizacja użytkowania energii - kogeneracja Perspektywiczne technologie CHP w źródłach rozproszonych Technologia Stan Koszt, zł/mwh τ=6400 τ=4400 CHP turbina gazowa (g.z.) (0,5 7,0 MW ) K 256 298 CHP silnik gazowy (g.z.)( 0,2 3,0 MW ) K 341 402 CHP ORC (biomasa)( 0,5 2,0 MW ) D 384 548 CHPparowy (biomasa)( 1,0 3,0 MW ) K 392 554 CHP silnik gazowy(biometanz odpadów) ( 0,1 2,0 MW ) D 284 446 CHP silnik gazowy (gaz z biomasy) ( 0,1 2,0 MW ) D 434 596 CHP turbina gazowa (zgazowanie biomasy) ( 0,5 5,0 MW) P 469 663 CHP silnik (zgazowanie biomasy) ( 0,1 2,0 MW ) P 502 702 CHP ogniwo paliwowe (zgazowanie biomasy) P 579 799 wg. Paska J. : Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w źródłach rozproszonych

Energia odpadowa Zasady wykorzystania energii odpadowej Nie ma technologii bezodpadowych Często koszty wykorzystania energii odpadowej są mniejsze niż koszty pozyskania paliwa na pokrycie tych potrzeb Zmniejszenie ilości spalanego paliwa ma dodatkowo korzystny wpływ na otoczenie

Energia odpadowa Zasady wykorzystania energii odpadowej ENERGIA ODPADOWA fizyczna 1) entalpia fizyczna spalin i gazów odlotowych wynikająca z ich podwyższonej temperatury 2) egzergia fizyczna gazów odlotowych wynikająca z ich podwyższonego ciśnienia 3) ciepło chłodzenia elementów konstrukcyjnych urządzeń

Energia odpadowa Zasady wykorzystania energii odpadowej ENERGIA ODPADOWA chemiczna wynika z różnicy składu chemicznego substancji odpadowej w stosunku do powszechnie występujących składników otoczenia 1) energia chemiczna palnych gazów odlotowych 2) egzergia chemiczna niepalnych gazów odlotowych (np. egzergia chemiczna azotu i gazów szlachetnych w procesie otrzymywania tlenu), 3) energia chemiczna palnych odpadów stałych (komunalnych i przemysłowych), 4) egzergia chemiczna niepalnych odpadów przemysłowych i komunalnych

Energia odpadowa ENERGIA ODPADOWA fizyczna (przykłady) 1) entalpia fizyczna spalin i gazów odlotowych wynikająca z ich podwyższonej temperatury Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN Warszawa 2001

Energia odpadowa ENERGIA ODPADOWA fizyczna (przykłady) 1) entalpia fizyczna spalin i gazów odlotowych wynikająca z ich podwyższonej temperatury Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN Warszawa 2001

Energia odpadowa ENERGIA ODPADOWA fizyczna (przykłady) 2) egzergia fizyczna gazów odlotowych wynikająca z ich podwyższonego ciśnienia, Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN Warszawa 2001

Energia odpadowa ENERGIA ODPADOWA fizyczna (przykłady) 3) ciepło chłodzenia elementów konstrukcyjnych urządzeń,

Energia odpadowa ENERGIA ODPADOWA chemiczna (przykłady) 1) energia chemiczna palnych gazów odlotowych Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN Warszawa 2001 40

Energia odpadowa (ocena zasobów) Roczna ilość zaoszczędzonej en. napędowej E = µ EE Z od µ E mnożnik oszczędności energii Eod energia odpadowa = E E * Zi Z η * i Ei E bezpośrednia oszczędność i-tej postaci energii napędowej Zi η * Ei sprawność skumulowana wytwarzania i dostawy i-tej postaci zaoszczędzonej energii

Energia odpadowa (ocena zasobów) Rekuperacja I& 1 I& 2 ( ) = PS & T T 1 w 1 ot = P& + P& S T T 1 w 2 ot ( ) ( ) P& W = I& I& d 1 2 E Z = PW & = P & τ d 1 n S ( T T ) w1 w2 T T kal kal T T ot w2

Energia odpadowa (ocena zasobów) Nośnik ciepła dla zewnętrznych odbiorców E * Z Q& N = ζ P η η * η * Ec dp Eel N Z τ n * η dp η Ec N P N Z skumulowana sprawność produkcji i dostawy paliwa sprawność energetyczna produkcji ciepła moc potrzeb własnych urz. pomocniczych instalacji odzyskowej moc potrzeb własnych urz. pomocniczych instalacji zastąpionej

Energia odpadowa (ocena zasobów) Paliwa odpadowe E Z = ζ P & od W d od η η Eod E P τ n η Eod sprawność energetyczna zasilania paliwem odpadowym sprawność energetyczna zasilania paliwem nieodpadowym η > E P η Eod P & odw d od energia chemiczna odpadowa

Energia odpadowa (ocena zasobów) Podwyższone ciśnienie gazów odlotowych E * Z = n& g τ n ζ g ( MR) T ln ot * p p ot η η Br Eel η Br n& g sprawność egzergetyczna turbiny rozprężnej liczona w stosunku do turbiny izotermicznej strumień gazów ζ g stopień wykorzystania energii odpadowej

Energia odpadowa (ocena zasobów) Uzasadnieni ekonomiczne I = I + I + I 0 t w ( CF ) E k K K K K z, i z i e t w sr t =, i

Białe certyfikaty Ustawa o efektywności energetycznej Art. 20. 1. Przetarg wygrywają te podmioty, które zadeklarowały wartość efektu energetycznego (ω), zawierający się w przedziale: gdzie: t (t x ω śr ; ω max ), współczynnik akceptacji ofert określany przez ministra właściwego do spraw gospodarki, ω max najwyższą zadeklarowaną w danym przetargu wartość efektu energetycznego, ω śr średnią wartość efektu energetycznego w danym przetargu

Analiza egzergetyczna i termoekonomia Energia 80 GJ 500 C 22 GJ I ZT 100 GJ 1000 C 40 C 57 GJ 30 C

Analiza egzergetyczna i termoekonomia Stopień wartości ciepła

Analiza egzergetyczna i termoekonomia Energia Egzergia 80 GJ 32 GJ 500 C 22 GJ 20 GJ I / II ZT 100 GJ 100 GJ 1000 C 40 C 30 C 57 GJ 4 GJ

Analiza egzergetyczna i termoekonomia Pierwsza i druga zasada termodynamiki I Law of Thermodynamics HEAT AND WORK ARE THE SAME II Law of Thermodynamics HEAT AND WORK ARE DIFFERENT All Joules are equal but some are more equal than others D. Rose (1986); Learning about Energy

Analiza egzergetyczna i termoekonomia Bilans egzergii Sprawność egzergetyczna η B = B& B& w d = P F 1 k B Jednostkowe zużycie egzergii B& 1 = d F = = 1 B& w P ηb F P = I >1

Koszt egzergetyczny T T j j j P F B B k = = * * [ ] ( ) [ ] + = = = DF (MF) ) ( ) ( 1 0 n j j j T x I x I F Analiza egzergetyczna i termoekonomia

Analiza egzergetyczna i termoekonomia Diagnostyka podsystem (A) podsystem (B) moc elektryczna j = 7 paliwo j = 1 i=1 para zasilająca j = 2 i=2 moc efektywna j = 6 G ciepło j = 10 spaliny j = 11 (10) woda zasilająca j = 5 i=3 para wylotowa j = 3 skropliny j = 4 i=5 i=4 ciepło j = 9 i (MF) (DF) 1 336,33 931,48 2 439,65 31,35 moc elektryczna do napędu pompy j = 8 3 8,89 3,40 osłona bilansowa 4 109,24 0,66

Praktyczne reguły zmniejszania niedoskonałości termodynamicznej 1. Dopuszczaj do występowania strat egzergii tylko wówczas, gdy są one niezbędne do ograniczenia nakładów inwestycyjnych 2. Nie stosuj nadmiernych lub zbyt małych bodźców termodynamicznych umożliwiających realizacje procesów 3. Unikaj mieszania substancji różniących się temperaturą, ciśnieniem lub składem chemicznym Sama D., Szargut J.

Praktyczne reguły zmniejszania niedoskonałości termodynamicznej 4. Unikaj chłodzenia gorącej substancji powietrzem atmosferycznym lub wodą chłodzącą oraz podgrzewania powietrzem atmosferycznym lub wodą chłodzącą czynnika mającego temperaturę niższą od temperatury otoczenia 5. Procesy przeciwprądowe są zawsze bardziej termodynamicznie sprawne niż współprądowe 6. Staraj się by w sieciach wymienników ciepła w każdym wymienniku temperatura końcowa jednego ze strumieni była bliska temperaturze początkowej drugiego Sama D., Szargut J.

Praktyczne reguły zmniejszania niedoskonałości termodynamicznej 7. Pojemności cieplne strumieni wymieniających ciepło powinny być zbliżone. Jeżeli występują duże różnice, spróbuj rozdzielić strumień o większej pojemności cieplnej i skierować go do dwóch lub więcej wymienników ciepła 8. Unikaj pośredniego nośnika ciepła pomiędzy rozpatrywanymi strumieniami 9. Straty egzergii spowodowane przez tarcie hydrauliczne lub przez nieodwracalny przepływ ciepła są tym większe im niższa jest temperatura w procesie. Minimalizuj te straty szczególnie w temperaturze niższej od temperatury otoczenia Sama D., Szargut J.

Praktyczne reguły zmniejszania niedoskonałości termodynamicznej 10. Unikaj dławienia gazów i par 11. Lokalizuj sprężarki i wentylatory w miejscach o najniższej temperaturze 12. Eliminuj nieszczelność rurociągów, zaworów i komór spalania 13. Pamiętaj, że w systemach napędzanych energią chemiczną, jądrowa lub mechaniczną straty ciepła odprowadzanego do otoczenia w skraplaczach turbin, ziębiarek itp. Są wynikiem przemian nieodwracalnych przebiegających w układzie Sama D., Szargut J.

Praktyczne reguły zmniejszania niedoskonałości termodynamicznej 14. Unikaj sprężania pary uprzednio rozprężonej 15. Zmniejszając jakoś stratę egzergii staraj się nie zwiększać innej straty występującej równolegle 16. Unikaj wydłużania łańcucha przemian termodynamicznych 17. Staraj się realizować procesy skojarzone wytwarzające więcej niż jeden efekt użyteczny Sama D., Szargut J.

Praktyczne reguły zmniejszania niedoskonałości termodynamicznej 18. Rozważaj zawsze wpływ proponowanych zmian energetycznych na straty egzergii w innych ogniwach procesu 19. Pamiętaj, że koszt jednostki egzergii zwiększa się w miarę postępu przemian termodynamicznych 20. Staraj się redukować straty egzergii w miejscach gdzie są one największe lub w miejscach, gdzie koszty jednostki egzergii jest większy Sama D., Szargut J.

Dziękuję za uwagę Wojciech Stanek Instytut Techniki Cieplnej ul. Konarskiego 22 tel. 32 237 11 24 wojciech.stanek@polsl.pl www.itc.polsl.pl