KOGENERACJA, TRIGENERACJA, POLIGENERACJA W PRZEMYŚLE mgr inż. Andrzej Pluta
Porównanie systemów wytwórczych energii 100% Energia pierwotna Straty z tytułu wytwarzania i przesytu Energia użytkowa Efektywność 32% -68% Elektrownia systemowa -40% + 60% + 90% Lokalna Elektrociepłownia -10% Lokalny system kogeneracyjny
Bilans energetyczny konwencjonalnych systemów zasilania w porównaniu z systemami CHP Elektrownie 1335 el. Energ. straty 3340 Ŋel=40% 4905 2005 System przesyłu 1200 Ŋ=90% energia elektryczna straty 135 energia pierwotna 1565 Ciepłownie 1330 Elektrownia systemowa Ŋ=85% energia cieplna straty 235 straty 2375 silnik gazowy 2750 CHP energia pierwotna Ŋel=43,7 Ŋth=43,7 35% system kogeneracyjny 55% straty 350 1200 energia elektryczna 1200 energia cieplna
Technologia skojarzonego wytwarzania mediów Siłą napędową modułu jest silnik spalinowy, czterosuwowy z zapłonem iskrowym zasilany gazem o konstrukcji podobnej do benzynowych silników samochodowych. W silniku energia zawarta w gazie podczas procesu spalania w cylindrach przekształcana jest na energię mechaniczną, a ta z kolei odbierana jest w postaci ciepła poprzez układ wymienników ciepła oraz energii elektrycznej na zaciskach prądnicy zamontowanej do silnika. Konstrukcja taka pozwala na osiągnięcie sprawności układu rzędu blisko 90%.
Wytwarzanie energii elektrycznej w silniku gazowy Energia chemiczna gazu Silnik Energia mechaniczna Obr. 1500/min Prądnica Energia Elektryczna Rozdzielnia Zakładu
Układ elektroenergetyczny TCG2020V12 2 x1000kwel
Układ elektroenergetyczny praca wyspowa Stopnie obciążenia
Bilans energii dla jednostki kogeneracyjnej o mocy el.1000 kw energia wypromieniowywana z płaszcza silnika i z prądnicy 2% Energia w spalinach 21% 500kWt (temp. 450º/130ºC) 1,6% energia elektryczna 1,0MWe Energia w paliwie 2360KW 42,3% ciepło z chłodzenia silnika moc 550kW (temp 93º/80ºC) 23,3 % 2,6% ciepło z chłodzenia mieszanki paliwowo powietrznej
Sposób zagospodarowania ciepła w układzie poligeneracyjnym. układ poligeneracyjny energia elektryczna 1,0MWe Energia w spalinach Para technologiczna 6-12 bar ok. 750kg/h 500kWt (temp. 450º/130ºC) Woda lodowa 7/12ºC moc 400kW Układ kogeneracyjny Woda grzewcza moc 1000 kw (temp. 100º/80ºC) ciepło z chłodzenia silnika moc ok.450kw (temp 93º/80ºC)
Porównanie bilansu energii dla układów małej mocy ~120 kw i dużej mocy ~3,6 MW ~ 120 kw ~ 3,6 MW
Kogeneracja
Trigeneracja
Poligeneracja
Ceny Energii Elektrycznej OZE i wysokosprawnej kogeneracji (zielonych i żółtych certyfikatów)
Gaz ziemny systemy wspierania produkcji energii z gazu ziemnego przy sprawności > 75% ciepło energia elektryczna Wyższa sprawnosć elektryczna więcej certyfikatów (PMŚP)
Zasilanie paliwem gazowym współspalanie biogazu i gazu ziemnego 1,0MWe / 1,0MWt Biogaz 65m3/h ( ok. 70%CH4) = 460kW Łącznie energia z gazu 2 360kW Gaz ziemny 190 m3/h = 1900kW Sposób mieszania gazów: w stosunku: np. 25% biogazu / 75% gazu ziemnego w celu uzyskania mocy elektrycznej 1,0MWe.
Biogaz / gaz ziemny Systemy wspierania produkcji energii z biogazu < 1,0MWe energia elektryczna ciepło Wyższa sprawnosć elektryczna więcej certyfikatów (PMŚP)
Porównanie kosztów uzyskania energii elektrycznej i ciepła z 1m3 gazu ziemnego Założenia ceny energii: Cena za energie elektryczną 275zł/MWh (taryfa B-23 energia + dystrybucja) Cena za paliwo gazowe: 1,55zł/nm3 gaz wysokometanowy (GZ-50) Koszt wytworzenia 1MWh ciepła z gazu zimnego : 173zł / MWh (48,0zł/GJ) (sprawność 90%) 4,37kWh energii elektrycznej (0,275zł/kWh) = 1,20 zł 1 Nm3 = 10kWh (36MJ) = 1,51zł/m3 Stan z kogeneracją 1,51 PLN (gaz) + 0,10 PLN (serwis) 0,522 PLN (certyfikat) = 1,08PLN 4,4 kwh energii cieplnej (0,173zł/kWh) = 0,76 zł Koszty ponoszone przez zakład wynoszą 1,96 PLN (bez kogeneracji)
Porównanie kosztów uzyskania energii elektrycznej i ciepła Stan obecny: zakład kupuje 4,37 kwh od ZE (0,275 PLN/kWh) i płaci łącznie 1,20 PLN; zakład produkuje z gazu 4,4 kwh ciepło (90% sprwność) i płaci za gaz 0,76 PLN (1,55PLN/m3) Łączne koszty ponoszone przez zakład wynoszą 1,96 PLN Stan z kogeneracją: zakład produkuje 4,37 kwh en. el. i 4,4 kwh en. ciep. Płaci za gaz 1,51 PLN plus koszty serwisu (ok. 0,02 PLN/kWhel) oraz otrzymuje żółte certyfikaty w kwocie 0,12 PLN/kWh Łącznie płaci 1,51 PLN (gaz) + 0,10 PLN (serwis) 0,522 PLN (certyfikat) = 1,08 PLN
Okres zwrotu inwestycji Kogeneracja 1200KWe / 1200KWt 1200 kw energii elektrycznej i 1200 kw ciepła: Sposób tradycyjny: energia elektryczna wytwarzana w elektrowni węglowej, energia cieplna wytwarzana w kotłach węglowych Roczne koszty energii elektrycznej: Koszt zakupu energii elektrycznej (taryfa B23) 275zł/MWh 1,2 MW x 8 000h x 275 zł = ok. 2 640 000 PLN Roczny koszt energii cieplnej: Koszt wytworzenia ciepła 48,0 zł/gj (173zł/MWh) 1,2MWt x 8000h x 173 zł = ok 1 600 000zł Łączne koszty energii elektrycznej i cieplnej poniesione przez zakład : 2 780 000 zł + 1 600 000 zł = 4 240 000 zł Z wykorzystaniem kogeneracji: (jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej z gazu ziemnego) System kogeneracyjny o mocach elektrycznych 1200 kw oraz o mocach cieplnych odpowiednio 1200 kwt Zapotrzebowanie na energię pierwotną: 2900kW 3 3 1 m = 10,0kWh, zatem potrzeba ok. 275 m gazu ziemnego na godzinę Koszt zapotrzebowania na gaz: 275 m3 x 8000h x 1,51 zł = ok. 3 320 000 PLN Koszty rocznej obsługi serwisowej agregatów: koszt obsługi agregatu 200 000 PLN Łączne koszty eksploatacji agregatu: 3 320 000 + 180 000 = 3 500 000 PLN Sprzedaż żółtych certyfikatów: 1 200 kw x 8000h x 0,120PLN = 1 115 000 PLN Roczne oszczędności: 4 240 000 3 500 000 + 1 115 000 = ok. 1 900 000 PLN
Referencje 85 urządzenia na terenie całej Polski Paliwa: Gaz ziemny Biogaz oczyszczalniany Biogaz oczyszczalniany i/lub gaz ziemny Biogaz z biogazowni Biogaz wysypiskowy Poligeneracja W realizacji
Kogeneracja, trigeneracja, Poligeneracja przykładowe realizacje
MWS - TYMBARK Poligeneracja Biogaz/gaz ziemny Moc elektryczna: 1,0 MW Moc cieplna: 570 kw Moc chłodnicza: 420 kw Produkcja Pary: 700 kg/h (12 bar) System kogeneracyjny posiada możliwość podwójnego zasilania - biogazem produkowanym w przyzakładowej oczyszczalni lub gazem ziemnym. Dwupaliwowy CHP - jest źródłem energii elektrycznej i cieplnej a także wody technologicznej, która w porze letniej jest nośnikiem energii dla Wytwornicy Wody Lodowej (tzw. Chiller), a w porze jesienno-zimowej podgrzewa 12 węzłów cieplnych w całym zakładzie produkcyjnym. Wytwornica pary wykorzystuje ciepło spalin z agregatu
MWS TYMBARK
MWS OLSZTYNEK Biogaz/gaz ziemny Moc elektryczna: 0,8 MW Moc cieplna: 570 kw Produkcja Pary: 600 kg/h (11 bar)
Farm Frites Poland - Lębork Kogeneracja Biogaz Moc elektryczna: 1200 kw Moc cieplna: 1251 kw W ramach zadania CES wykona łdostawę, montaż i uruchomienie systemu kogeneracyjnego (CHP), który współpracuje z suszarnią osadu Ponadto CES dostarczył : -Osuszacz biogazu - Zbiornik biogazu - Pochodnie biogazu - Odsiarczalnie biogazu
Anwil S.A. Włocławek Kogeneracja Biogaz Moc elektryczna: 1 x 1200 kw Moc cieplna : 1 x 1220 kw W ramach zadania CES wykonał dostawę, montaż i uruchomienie systemu kogeneracyjnego (CHP), który współpracuje z suszarnią osadu. Energia elektryczna i cieplna w postaci spalin i wody grzewczej o parametrach 90 / 80 C wykorzystywana jest do suszenia osadów Zakładowej Oczyszczalni Ścieków. - Praca równoległa z siecią energetyczną. - Sterowanie i wizualizacja w systemie SCADA
MLEKOVITA Wysokie Mazowieckie Kogeneracja Biogaz Moc elektryczna: 2 x 800 kw Moc cieplna : 2 x 776 kw Dla Spółdzielni Mleczarskiej Mlekovita kompleksowo zrealizowany kontrakt na dostarczenie, instalację i uruchomienie dwóch modułów kogeneracyjnych opartych o silniki biogazowe TCG 2016V16C niemieckiej firmy MWM w zabudowie kontenerowej. Jednostki zasilane biogazem z przyzakładowej oczyszczalni ścieków. Dodatkowo CES dostarczył również kontenerową stację sprężania biogazu
Cukrownia - Glinojeck Biogaz Moc elektryczna: 1 x 1560 kw Moc cieplna: 1 x 1605 kw Moduł kogeneracyjny - Chłodnica biogazu Filtr węglowy - Dmuchawa - Kolektory cieplne
Aqua Park - Wrocław Kogeneracja Gaz ziemny Moc elektryczna: 2 x 357 kw Moc cieplna: 2 x 529 kw Pełna automatyka pozwala na optymalne sterowanie pracą agregatów w zależności od zapotrzebowania na ciepło parku wodnego. 2 moduły CHP w obudowach dźwiękochłonnych,
MPEC Olsztyn Kogeneracja Gaz ziemny Moc elektryczna: 1 x 400 kw 1 x 800 kw Moc cieplna: 1 x 427 kw 1 x 855 kw Instalacja wykonana we wnętrzu budynku - Praca równoległa z siecią elektryczną - Wykonanie inwestycji pod klucz - Wykonanie przyłączy, sieci, instalacji elektrycznej i cieplnej - Współpraca z urządzeniami i układem sterowania ciepłowni miejskiej
Zakład Gazowniczy - Rzeszów
Biogazownia Darżyno Biogaz Moc elektryczna: 2 x 1200 kw Moc cieplna: 2 x 1210 kw Moduły kogeneracyjne Chłodnice biogazu - Pochodnia Filtry węglowe Dmuchawy Kolektory cieplne
Oczyszczalnia ścieków GDAŃSK Biogaz oczyszczalniany Moc elektryczna: 4 x 716 kw Moc cieplna: 4 x 740 kw 4 moduły kogeneracyjne sterowanie i wizualizacja,
Ecowipes Nowy Dwór Mazowiecki Kogeneracja Gaz ziemny Moc elektryczna: 1125 kw Moc cieplna : 1272 kw Praca wyspowa. Zastosowanie innowacyjnej technologii polegającej na dostarczaniu spalin z agregatu bezpośrednio do suszarek włókniny.
DZIAŁ SERWISU Autoryzowany serwis 24h/dobę Pracownicy z wieloletnim doświadczeniem Coroczne szkolenia u producenta Krótki czas reakcji Indywidualne umowy serwisowe Zdalny monitoring Własny magazyn części Specjalistyczne narzędzia
Lokalizacja - serwis CES - 3 centra serwisowe: Kraków Ełk i Kwidzyn
DZIAŁ SERWISU CHP REMONT KAPITALNY
Andrzej Pluta - CES kom. 603 996 814 e-mail: apluta@ces.com.pl Sławomir Toczko - Get Energy Group tel. 532 808 255 mail: slawomir.toczko@getenergygroup.com Jacek Bielawski - PreMedia tel. 666 661 970 mail: jbpremedia@gmail.com