29.11.2017 MAŁE KRAJOWE SYSTEMY CIEPŁOWNICZE Studium przypadku Janusz Mazur
1 Założenia studium
Kryteria wyboru firm paliwo stosowane w ciepłowni miał węglowy; moc zamówiona przez odbiorców do około 20MW; potrzeby dostosowania do wymagań dyrektywy MCP; gotowość do udostępnienia informacji; rzeczywiste dane techniczne i ekonomiczne. Regulatory Assistance Project (RAP) 3
Podstawowe pytania badawcze Jakie opcje techniczno-technologiczne umożliwiają spełnienie wymagań Dyrektywy MCP z jednoczesną transformacją do systemów efektywnych? Jak termomodernizacja i poprawa efektywności energetycznej u odbiorców wpływa na branżę ciepłowniczą? Na ile zjawisko rozpadu sieci jest prawdopodobne? Jakie są wykonalne ścieżki przekształcenia? Jak należy zorganizować taki proces? Jakie są determinanty wyboru ścieżek strategii? Regulatory Assistance Project (RAP) 4
2 Opcje techniczne
Założenia wyboru technologii Dostępność rynkowa w zakresie małych systemów do 20 MW; Spełnienie wymagań Dyrektywy MCP poprzez restrukturyzację technologiczną, a nie poprawę skuteczności filtracji; W miarę możliwości dążenie do spełnienia warunków systemu ciepłowniczego efektywnego energetycznie. Regulatory Assistance Project (RAP) 6
Proponowane technologie Układ ORC z kotłem biomasowym; Kogeneracja gazowa z silnikiem tłokowym; Pompa ciepła BW (solanka/woda) wspierana kotłem szczytowym; Pompa ciepła AW (powietrze/woda) wspierana kotłem szczytowym; Kotłownia biomasowa; Rozproszone kotłownie gazowe. Regulatory Assistance Project (RAP) 7
3 Charakterystyka analizowanych systemów
Przegląd Podstawowe informacje System 1 System 2 Liczba mieszkańców miasta 6.500 17.200 Właściciel/forma prawna Gmina 100%/ sp. z o.o. Gmina 100%/ sp. z o.o. Działalność System wytwarzania Ciepłownictwo i zarządzanie budynkami Tylko ciepłownictwo Moc kotłowni centralnej 4,18 MW 39,9 MW Liczba kotłów 3 2 Liczba innych kotłowni 3 szt/ 2MW (0,2+0,6+1,2) 13 szt/ok. 2MW/ gaz ziemny / gaz ziemny paliwo Miał węglowy - 1000Mg Miał węglowy 5 500Mg Regulatory Assistance Project (RAP) 9
Podstawowe informacje Sieć System 1 System 2 Temperatury systemu 85/65 0 C 135/80 0 C Długość sieci 2 150 10 059 mb W tym preizolowana 1 300 2404 Wiek do 15 lat 520 18% Regulatory Assistance Project (RAP) 10
Rynek System 1 System 2 Moc zamówiona w 2016 roku 4,29 MW 21,1 MW Powierzchnia ogrzewana w mieszk. 9 274 m. kw 133,8 tys. m. kw Sprzedaż w 2016 roku 18 300 GJ 83 382 GJ Sprzedaż do sektora mieszkalnictwa ok. 9 000 GJ 38 475 GJ Liczba budynków 21 (w tym 5 bud. wielorodzinnych) ok. 60 CWU brak brak Maksymalny potencjał cwu 0,57 MW ok. 7 MW Realny potencjał CWU 0,2-0,4 MW ok. 1-2 MW Regulatory Assistance Project (RAP) 11
Dane ekonomiczne Pozycja System 1 - mały System 2 - duży PRZYCHODY 1 351 815 PLN 7 065 211 PLN KOSZTY 1 304 620 PLN 6 747 548 PLN Paliwo 329 422 PLN 2 438 592 PLN amortyzacja 108 224 PLN 664 493 PLN Wynagrodzenia z narzutami Odmowa danych 1 975 392 PLN Energia elektryczna 104 676 PLN 345 108 PLN Remonty 78 621 PLN 151 809 PLN Podatki od nieruchomości i 40 206 PLN 559 676 PLN podobne obciążenia Opłaty środowiskowe 26 704 PLN 52 137 PLN Pozostałe koszty 80 274 PLN 560 341 PLN Średnioroczne w ostatnich latach nakłady inwestycyjne b.d. 294 754 PLN Regulatory Assistance Project (RAP) 12
Charakterystyka ciepłownictwa tabele regulacyjne 160 140 120 100 WP Tzas WP Tpow NP Tzas NP Tpow 80 60 40 20 0-20 -19-18 -17-16 -15-14 -13-12 -11-10 -9-8 -7-6 -5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Temperatura zewnętrzna st. C Regulatory Assistance Project (RAP) 13
2 12 22 32 42 52 62 72 82 92 102 112 122 132 142 152 162 172 182 192 202 212 222 232 242 252 262 272 282 292 302 312 322 332 342 352 362 temp stc Charakterystyka ciepłownictwa zarządzanie systemem 90,00 Temperatury PEC1 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00-10,00 Temp śr. dob. Tzas Tpow -20,00 dni w roku Regulatory Assistance Project (RAP) 14
T zas/pow st.c Moc [MW] T zas/pow st.c Charakterystyka ciepłownictwa uporządkowany wykres obciążeń cieplnych 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 P [MW} Tzas Tpow. 0,0-20,0-3,1-0,6 0,7 2,0 3,1 4,3 5,2 5,7 6,5 7,7 9,3 11,1 13,1 Temp. zewn st.c 140,0 0,00 3,50 120,0 3,00 100,0 2,50 80,0 60,0 2,00 1,50 P [MW} Tzas Tpow. 40,0 1,00 20,0 0,50 0,0-20,0-3,1-0,6 0,7 2,0 3,1 4,3 5,2 5,7 6,5 7,7 9,3 11,1 13,1 0,00 Temp. zewn st.c Regulatory Assistance Project (RAP) 15 15
GJ Charakterystyka ciepłownictwa specyfika źródeł ciepła PEC niskotemperaturowy Wykorzystanie pomp ciepła i kotłów 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 Kocioł Konw GJ PC 2 GJ PC 1 GJ 0 2 18 sty 3 lut 19 lut 6 mar 22 mar 7 kwi 23 kwi 9 maj 25 maj 10 cze 26 cze 12 lip28 lip 13 sie 29 sie 14 wrz 30 wrz 16 paź 1 lis 17 lis 3 gru 19 gru Dni roku Regulatory Assistance Project (RAP) 16
4 Studium przypadków
Uwarunkowania Charakterystyka systemu (nisko/wysokoparametrowy) Dostępność biomasy na lokalnym rynku Wielkość koniecznych nakładów na odbudowę sieci. Dostępność rynku sprzedaży w sezonie letnim Dostępność gazu Dostępność terenu Potencjał rozwoju rynku c.o.; Potencjał rozwoju rynku c.w.u. Regulatory Assistance Project (RAP) 18
Pompy ciepła gruntowe problemy Wyczerpywanie się złoża górotworu przy dużych systemach Regulatory Assistance Project (RAP) 19
PLN PLN Modernizacja nakłady 45 000 000 40 000 000 35 000 000 30 000 000 25 000 000 20 000 000 WYSOKI PARAMETR 10 000 000 10 000 000 6 652 000 5 214 749 10 000 000 Nakład modernizacja sieci Nakład kocił szczytowy Nakład instalacja 10 000 000 45 000 000 40 000 000 35 000 000 30 000 000 25 000 000 20 000 000 1 000 000 3 307 000 NISKI PARAMETR Nakład modernizacja sieci Nakład kocioł szczytowy Nakład instalacja 1 000 000 606 391 15 000 000 10 000 000 5 000 000-26 076 600 1 110 000 14 190 000 24 904 372 13 657 676 5 736 224 15 000 000 10 000 000 5 000 000-18 788 000 18 773 712 1 256 096 1 000 000 1 000 000 1 000 000 110 000 3 960 000 5 288 827 3 305 517 1 388 317 Regulatory Assistance Project (RAP) 20
Struktura kosztów 10 000 000 9 000 000 8 000 000 7 000 000 6 000 000 5 000 000 4 000 000 3 000 000 2 000 000 1 000 000 0 Obecnie ORC CHP Pompa ciepła powietrzna Kotł. Biomasowa Indywidualne kotłownie gazowe Koszty Przesyłu Pozostałe koszty/outsourcing eksploatacji Podatki od nieruchomości i podobne obciążenia Remonty Energia elektryczna Wynagrodzenia z narzutami amortyzacja 10 000 000 Koszty Przesyłu 9 000 000 8 000 000 Pozostałe 7 000 000 koszty/outsourcing 6 000 000 eksploatacji 5 000 000 Podatki od nieruchomości i 4 000 000 podobne obciążenia 3 000 000 Remonty 2 000 000 1 000 000 0 Energia elektryczna Paliwo Wynagrodzenia z narzutami Regulatory Assistance Project (RAP) amortyzacja 21
PLN/GJ; PLN/MWh PLN/GJ; PLN/MWh Struktura kosztów 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Wysoki parametr 370 167,71 68,11 71 72,39 64,95 Koszt jednostkowy wytworzenia GJ Koszt jednostkowy wytworzenia Mwhe 51,51 59,96 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 60,33 106 Niski parametr 370 167,71 66,34 156,26 Koszt jednostkowy wytworzenia GJ ciepła Koszt jednostkowy wytworzenia MWh energii elektrycznej 65,41 54,13 55,03 Regulatory Assistance Project (RAP) 22
5 Determinanty zmian
Wnioski Restrukturyzacja technologiczna powinna być poprzedzona przygotowaniem głębokiego master planu z ambicjami uzyskania systemu ciepłowniczego efektywnego energetycznie. Rozpraszanie wytwarzania i umartwianie sieci ciepłowniczych jest procesem, który już się rozpoczął i jest realnym kierunkiem zmian. Konieczne są działania w zakresie promocji rozwiązań opartych o biomasę, której znaczenie dla ciepłownictwa zostało zdeprecjonowane w okresie jej powszechnego współspalania w energetyce zawodowej. Regulatory Assistance Project (RAP) 24
Wnioski Interesującym kierunkiem, jest kogeneracja gazowa na silnikach tłokowych są to rozwiązania już prawie powszechne z rozwiniętym systemem usług eksploatacyjno-serwisowych. Zasadnym wydaje się wykonanie dogłębnej analizy wykorzystania powietrznych pomp ciepła (AW) i realizacja rozwiązań pilotażowych. Układy ORC i pompy z gruntowym źródłem dolnym prawdopodobnie znajdą zastosowanie wyłącznie przy nadzwyczaj sprzyjających okolicznościach. Regulatory Assistance Project (RAP) 25
About RAP The Regulatory Assistance Project (RAP) is an independent, non-partisan, non-governmental organization dedicated to accelerating the transition to a clean, reliable, and efficient energy future. Learn more about our work at raponline.org