Oszczędność energii czy Odnawialne Źródła Energii? Marcin Jarnut Energetyka komunalna teraźniejszość i wyzwania przyszłości
Kilka słów o efektywności energetycznej Energia Energia nieodnawialna Energia odnawialna Obiekt Urządzenie Instalacja Efekt Ciepło Światło Praca mechaniczna Substancja lub energia chemiczna Efektywność energetyczna Efekt Energia
Jak można poprawić efektywność energetyczną? Przedsięwzięcia Służące Poprawie Efektywności Energetycznej PSPEE Energia finalna Współczynnik nakładu Energia pierwotna Racjonalne użytkowanie: sprzęt AGD i RTV w klasie A, A+.. silniki wysokosprawne; regulacja prędkości obrotowej; wysokosprawne źródła światła; zaawansowana automatyka; termoizolacje. Wysokosprawne i przyjazne środowisku wytwarzanie: odzysk energii odpadowej; układy kogeneracyjne CHP; źródła odnawialne OZE.
Co jest lepsze, co bardziej przyjazne środowisku, a co tańsze?
Współczynnik nakładu Źródło: ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 10 sierpnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i sposobu sporządzania audytu efektywności energetycznej, wzoru karty audytu efektywności energetycznej oraz metod obliczania oszczędności energii2)
Emisja 1 Mg (CO 2 )/MWh Źródła węglowe Sprawność ok. 36% Współczynnik nakładu energii elektrycznej Energia elektryczna węgiel
Zmiana nośnika energii efekt ekologiczny a efekt ekonomiczny Źródło: http://www.viessmann.pl Uwaga: Koszt wytworzenia energii to nie wszystko, należy pamiętać jeszcze o kosztach wprowadzenia PSPEE
Wybór PSPEE zagrożenia Jednostka Wariant A Wariant B Wskaźnik EK kwh/(m 2 rok) 408,12 91,66 Powierzchnia ogrzewana m 2 165,3 165,3 Zapotrzebowanie na energię końcową kwh/rok 67462 15152 Nośnik energii biomasa gaz ziemny Wskaźnik EP kwh/(m 2 rok) 91,51 117,24 Cena za kwh energii zł/kwh 0,14 0,21 Roczny koszt ogrzewania zł/rok 9445 3168 Źródło: http://www.elektroonline.pl/a/3658/10,raport-stan-energetyczny-budynkow-w-polsce,,energetyka...
Biopaliwa jako alternatywa dla mediów sieciowych Obiekt: zakład produkcyjny, dojrzewalnia wyrobów betonowych Koszty stałe!!! Rodzaj paliwa Jednostka zakupowa [jm] Rozwiązania alternatywne Zapotrzebowanie na paliwo Koszt paliwa [PLN] Roczna oszczędność kosztów [PLN] Gaz ziemny kwh 62 297 49 068 Olej opałowy l 6 823 20 605 28 463 Gaz LPG (propan) l 10 303 19 679 29 389 Pellet t 15,4 12 320 36 748 Wniosek: biopaliwo może okazać się alternatywą dla tanich paliw sieciowych
Biopaliwa jako alternatywa dla mediów sieciowych Obiekt: zakład produkcyjny, garbarnia Rodzaj paliwa Jednostka zakupowa [jm] Zapotrzebowanie na paliwo Koszt paliwa roczne miesięczne roczny miesięczny Roczna oszczędność kosztów Olej opałowy l 140 000 11667 422800 35233 Gaz LPG (propan) l 230 000 19 167 350 800 29233 72 000 Pellet t 316 26 252840 21070 169960
Zmiana nośnika energii ograniczenia formalne Brak dopuszczenia UDT!!! Wariant modernizacyjny Możliwość swobodniejszej konwersji!!! Koszt modernizacji [PLN] Oszczędność kosztów [PLN/rok] Prosty czas zwrotu SPBT [lata] Wniosek: każdy system należy traktować indywidualnie Redukcja emisji CO 2 [Mg/rok] konwersja na LPG 159 285 72 004 2,2 55,62 konwersja na pellet 160 000 169 000 0,95 374,72
Źródła kogeneracyjne - ciepło i prąd w jednym układzie Koszty uniknięte zakupu energii Ilość wygenerowanej energii Wykorzystanie energii i paliw Czas pracy [MWh] [PLN] [h] elektrycznej cieplnej elektrycznej cieplnej elektrycznej cieplnej 100% Koszty paliwa do CHP [PLN] 100% 3000 180 300 108 000 99 000 170 667 50% 1500 90 75 54 000 24 750 85 333 0% 3500 210 0 126 000 0 199 111 Razem 288 000 123 750 455 111 Ogółem 411 750 455 111 Brak zwrotu kosztów paliwa (LPG) w rozpatrywanym przypadku!!!
Systemy PV w przedsiębiorstwach System Variant kwh 110 000 100 000 90 000 80 000 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 Feb Apr Jun Aug Oct Dec Time Period 1-1- - 31-12- Energy from Inverter (AC) 86 759 kwh Energy to Grid 0 kwh Consumption Requirement 1 000 000 kwh System Variant kwh 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Date: 23-6- Energy from Inverter (AC) 588 kwh Energy to Grid 0 kwh Consumption Requirement 2 375 kwh System Variant kwh 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Date: 22-12- Energy from Inverter (AC) 49 kwh Energy to Grid 0 kwh Consumption Requirement 3 300 kwh
Dachowe systemy fotowoltaiczne powierzchnia czynna PV: 1503 m2 przewidywana liczba paneli: 976 szt. (amorficzne) moc pojedynczego panela: 100 W moc szczytowa wytwarzana Ppeak = 97,6 kw roczny uzysk energetyczny E(AC) = 88,596 MWh koszty inwestycyjne: 470 000 PLN wartość rocznie generowanej energii: 35 500 PLN (400 PLN / MWh) czas zwrotu inwestycji:13,5 roku
Kolektory cieplne w galwanizerni v p konwekcja promieniowanie parowanie q k q r q e T p q p T k q p d przewodzenie q p l
Energetyka solarna w galwanizerni miesiąc sumaryczne straty mocy w wannach galwanicznych [kw] straty energii miesięczne straty promieniowanie [kwh] [MWh] dzienne miesięczne przenikanie parowanie konwekcja suma wody [kg] styczeń 7,975 9,104 2,705 2,16 21,944 526,7 16,326 1612,71 luty 7,975 9,104 2,705 2,16 21,944 526,7 14,746 1456,64 marzec 6,729 9,104 2,287 1,875 19,995 479,9 14,876 1612,71 kwiecień 6,729 9,104 2,287 1,875 19,995 479,9 14,396 1560,69 maj 5,484 9,104 1,869 1,574 18,031 432,7 13,415 1612,71 czerwiec 5,484 9,104 1,869 1,574 18,031 432,7 12,982 1560,69 lipiec 5,484 9,104 1,869 1,574 18,031 432,7 13,415 1612,71 sierpień 5,484 9,104 1,869 1,574 18,031 432,7 13,415 1612,71 wrzesień 6,729 9,104 2,287 1,875 19,995 479,9 14,396 1560,69 październik 6,729 9,104 2,287 1,875 19,995 479,9 14,876 1612,71 listopad 7,975 9,104 2,705 2,16 21,944 526,7 15,800 1560,69 grudzień 7,975 9,104 2,705 2,16 21,944 526,7 16,326 1612,71
Kolektory cieplne czy fotowoltaika Kolektory solarne + zasobnik L N Kolektory solarne + wymiennik L N Sprawność systemu 50% Powierzchnia kolektorów 164 m2 Pojemność zasobnika 18 000 l Koszt systemu 300 000 PLN Fotowoltaika Sprawność systemu 50% Powierzchnia kolektorów 30 m2 Koszt systemu 22 000 PLN L N Sprawność systemu 12% Powierzchnia paneli 250m2 Koszt systemu 166 000 PLN
Kolektory cieplne czy fotowoltaika miesiąc miesięczne zapotrzebowa nie na energię [MWh] dzienna energia słoneczna [Wh/m 2 ] miesięczny uzysk energii [MWh] Wariant 1 (kolektory + zasobnik) pokrycie potrzeb [%] miesięczny uzysk energii [MWh] Wariant 2 (kolektory + Wymienniki) pokrycie potrzeb [%] miesięczny uzysk energii [MWh] Wariant 3 (fotowoltaika) styczeń 16,326 1010 2,567 16 0,470 3 0,939 6 luty 14,746 1840 4,677 32 0,856 6 1,711 12 marzec 14,876 3410 8,668 58 1,586 11 3,171 21 kwiecień 14,396 4930 12,532 87 2,292 16 4,585 32 maj 13,415 5170 13,142 98 2,404 18 4,808 36 czerwiec 12,982 5260 13,371 103 2,446 19 4,892 38 lipiec 13,415 5200 13,218 99 2,418 18 4,836 36 sierpień 13,415 4950 12,583 94 2,302 17 4,604 34 wrzesień 14,396 3850 9,787 68 1,790 12 3,581 25 październik 14,876 2640 6,711 45 1,228 8 2,455 17 listopad 15,8 1320 3,355 21 0,614 4 1,228 8 grudzień 16,326 947 2,407 15 0,440 3 0,881 5 rocznie 174,969 3377 103,020 59 18,845 11 37,690 22 Czas zwrotu inwestycji koszt [PLN] 300000 22000 166000 zysk [PLN/rok] 41207,85 7538,02 15076,04 SPBT [lata] 7,3 2,9 11,0 Efekt ekologiczny Redukcja emisji CO 2 [Mg] 91,7 16,8 33,5 Oszczędność energii pierwotnej Toe [t] 26,58 4,86 9,72 pokrycie potrzeb [%]
Oszczędzanie energii oświetlenie Modernizacja oświetlenia oświetlenie LED Instalacja stara wymagająca modernizacji przed po - 500 lx; - 400 lx; - 300 lx Rodzaj opraw Ilość opraw Koszt dla 400 szt. [tyś. zł] Oprawa przemysłowa IP65 LED 60 W Oprawa przemysłowa IP65 2 x 58 W 400 (20 x 20) 400 (20 x 20) Zużycie energii elektrycznej* [MWh] Koszty zużycia energii elektrycznej* [tyś. zł] Czas zwrotu* 178 48 19 200-68 96 38 400-0 110 48 19,2 6 lat
Oszczędzanie energii oświetlenie zużycie energii [Wh] potencjalne oszczędności energii [%] Automatyka oświetleniowa 70 60 60 Ograniczenie marnotrawstwa energii Wykorzystanie energii słonecznej 50 40 30 30 25 20 15 10 0 czujnik światła dziennego czujnik obecności wyłącznik czasowy regulacja luminancji 1400 1200 1000 Sterowanie bez automatyki Sterowanie z automatyką 800 600 400 200 0 godzina
Oszczędzanie energii układy napędowe Moce znamionowe silników : 55 kw 120 kw Średnie obciążenie: 50% mocy znamionowej Roczny czas pracy: 6000 h / rok
Przykład działań proefektywnościowych w przemyśle Zakład przemysłowy Algontec sp. z.o.o. 10 ekstruderów Biura i szatnie Kotłownia 1 3 Sprężarkownia Hala z ekstruderami 2 Namiotowa hala magazynowa 2 x 110 kw
Odzyskiwanie energii zagospodarowanie ciepła odpadowego 90% strat w postaci ciepła 1. Filtr powietrza 2. Stopień śrubowy 3. Separator oleju 4. Filtr dokładnego oczyszczania 5. Zawór minimalnego ciśnienia 6. Filtr oleju 7. Termostat 8. Chłodnica oleju 9. Chłodnica powietrza
Odzyskiwanie energii zagospodarowanie ciepła odpadowego W sprężarkach śrubowych smarowanych istnieje możliwość instalacji wymienników płytowych odzyskujących ciepło z oleju smarującego sprężarkę i sprężonego powietrza Ogrzewanie ciepłej wody użytkowej Bezpośrednie ogrzewanie pomieszczeń Ogrzewanie wody grzewczej
Odzyskiwanie energii ile można zyskać? Moc sprężarki: P e = 110 kw Roczny czas pracy: 2000 h Redukcja strat mocy: 99 kw (90%) Roczna oszczędność energii: 192 MWh lub 16,5 toe (1 toe = 11,63 MWh), 692 GJ (wystarczy do ogrzania budynku o powierzchni 1400 m 2 i zapotrzebowaniu na energię 135 kwh / m 2 /rok) Roczna oszczędność gazu GZ50 (34 MJ/m 3 ): 21 000 m 3 Roczna oszczędność kosztów: ok. 46 200 zł (2,2 zł / m 3 ) Roczna redukcja CO 2 : 107,52 Mg (0,56 Mg / MWh) Koszt instalacji wymiennika: 10 000 zł Czas zwrotu inwestycji: 3 miesiące
Odzyskiwanie energii termoizolacje techniczne Wentylator Grzałka opaskowa q U q str Wsad q q q 0, 5 P 0, 5 U str e P e Wentylator q odz Grzałka opaskowa q U q str Wsad Materac termoizolacyjny q q q q 0, 5 P 0, 05 P 0, 45 U str odz e e P e
Odzyskiwanie energii termoizolacje techniczne Moc grzałki: P e = 7,6 kw Roczny czas pracy ekstrudera: 4000 h (250 dni po 16h) Redukcja strat mocy: 3,42 kw (45%) Roczna oszczędność energii: 13 680 kwh lub 3,5 toe (1 toe = 11,63 MWh i liczymy potrójnie) Roczna oszczędność kosztów: 4 788 zł (taryfa B21 350 zł / MWh) Roczna redukcja CO 2 : 12,2 Mg (0,89 Mg / MWh) Koszt wykonania izolacji: 204 zł Czas zwrotu inwestycji: 170 h pracy ekstrudera (11 dni)
Wnioski Najtańszym źródłem energii jest energia zaoszczędzona, ale : źródła miejscowe stają się coraz bardziej konkurencyjne w stosunku do energetyki systemowej, a w specyficznych przypadkach oprócz efektu ekologicznego pozwalają osiągnąć także lepszy efekt ekonomiczny; potrzebna jest odpowiednio wyedukowana kadra inżynierska potrafiąca dokonać wyboru PSPEE; wciąż potrzebna jest odpowiednia promocja działań proefektywnościowych;
Dziękuję za uwagę
Jeśli nie Energetyka Komunalna to co? W dzisiejszych czasach istnieje i będzie występowało zapotrzebowanie na inżynierów utrzymania ruchu posiadających kompetencje w zakresie gospodarki energetycznej. Nazwa kierunku: Efektywność Energetyczna (EE) Język nauczania: polski Tryb: stacjonarny, niestacjonarny Specjalności: Efektywna gospodarka energetyczna i utrzymanie ruchu, Energetyka rozproszona z OZE
Jakie zagadnienia obejmują studia EE?
Kierunek o profilu praktycznym? Innowacyjny kierunek studiów związany z nowoczesnymi technologiami energetycznymi, efektywną gospodarką energetyczną i utrzymaniem ruchu; Studia o profilu praktycznym, zapewniające semestralną praktykę zawodową w przedsiębiorstwach produkcyjnych; Ponad 1000 godzin zajęć praktycznych w bogato wyposażonych laboratoriach specjalistycznych realizowanych przez kadrę posiadającą doświadczenie praktyczne; Możliwość wyboru jednej z dwóch specjalności; Możliwość kontaktu z przedsiębiorcami poprzez realizację prac dyplomowych inżynierskich w firmach o profilu produkcyjnym i usługowym;