S E M I N A R I U M. W a r s z a w a 0 1 1 2 2 0 1 1

Podobne dokumenty
STRATEGICZNY PROGRAM BADAŃ NAUKOWYCH I PRAC ROZWOJOWYCH. Zaawansowane technologie pozyskiwania energii. Warszawa, 1 grudnia 2011 r.

Materiały do budowy kotłów na parametry nadkrytyczne

LIDER WYKONAWCY. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów

Strategia rozwoju systemów wytwórczych PKE S.A. w ramach Grupy TAURON w perspektywie roku 2020

Stan poziomu technologicznego niezbędnego do oferowania bloków z układem CCS (w zakresie tzw. wyspy kotłowej, czyli kotła, elektrofiltru, IOS)

Inwestycje w ochronę środowiska w TAURON Wytwarzanie. tauron.pl

Informacje Ogólne Podstawowymi wymogami w przypadku budowy nowych jednostek wytwórczych - bloków (zwłaszcza dużej mocy) są aspekty dotyczące emisji

Innowacje dla wytwarzania energii

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

Inwestycje PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. na terenie województwa łódzkiego

Wsparcie dla badań i rozwoju na rzecz innowacyjnej energetyki. Gerard Lipiński

Programy inwestycyjne pokonujące bariery dostosowawcze do wymogów IED. Katowice, 8 grudnia 2014 r.

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

Załącznik 1. Propozycja struktury logicznej Programu (cele i wskaźniki)

Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

PROGRAM DEMONSTRACYJNY CCS. ROZWÓJ CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH w GRUPIE TAURON PE

Prezentacja ZE PAK SA

REC Waldemar Szulc. Rynek ciepła - wyzwania dla generacji. Wiceprezes Zarządu ds. Operacyjnych PGE GiEK S.A.

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

Jednostki Wytwórcze opalane gazem Alternatywa dla węgla

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE GAZU W ELEKTROCIEPŁOWNI GORZÓW

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

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

WPROWADZENIE. STAN WYJŚCIOWY II

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

Spalanie w tlenie. PRZEDMIOT BADAŃ i ANALIZ W PROJEKCIE STRATEGICZNYM\ Zadanie 2

MoŜliwości redukcji emisji rtęci z energetyki

Energetyka konwencjonalna

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

Energetyka systemowa konkurencyjna, dochodowa i mniej emisyjna warunkiem rozwoju OZE i energetyki rozproszonej. 6 maja 2013 r. Stanisław Tokarski

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku rola sektora ciepłownictwa i kogeneracji

Ustawa o promocji kogeneracji

Warszawa, dnia 27 grudnia 2018 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 17 grudnia 2018 r.

Warszawa, dnia 28 grudnia 2017 r. Poz Rozporządzenie. z dnia 20 grudnia 2017 r.

ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE NA PRZYKŁADZIE PROJEKTÓW NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH W PGE GiEK S.A.

Polska energetyka scenariusze

Na szczególną uwagę zasługują:

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

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

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

Green Program Połaniec Poland Ostrołęka,

Polski węgiel dla potrzeb gospodarki w Polsce

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

Warszawa, dnia 27 grudnia 2016 r. Poz Rozporządzenie. z dnia 15 grudnia 2016 r.

Kocioł na biomasę z turbiną ORC

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

EKOZUB Sp. z o.o Żerdziny, ul. Powstańców Śl. 47 Tel ; Prelegent: mgr inż. Andrzej Zuber

Doświadczenie PGE GiEK S.A. Elektrociepłownia Kielce ze spalania biomasy w kotle OS-20

Urządzenia wytwórcze ( Podstawowe urządzenia bloku.

Efektywność energetyczna w energetyce

Warszawa, dnia 11 sierpnia 2015 r. Poz Rozporządzenie. z dnia 21 lipca 2015 r.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ENERGETYKA A OCHRONA ŚRODOWISKA. Wpływ wymagań środowiskowych na zakład energetyczny (Wyzwania EC Sp. z o.o. - Studium przypadku)

Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu

Program dla sektora górnictwa węgla brunatnego w Polsce

ENEA Wytwarzanie S.A RETROFIT BLOKÓW W 200 MW W ENEA WYTWARZANIE S.A.

Doświadczenia audytora efektywności energetycznej w procesach optymalizacji gospodarki energetycznej w przedsiębiorstwach

Budujemy wartość i bezpieczną przyszłość Gospodarka ubocznymi produktami spalania w PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A.

Instrumenty wsparcia badań B+R w dziedzinie gospodarki niskoemisyjnej Oferta programowa NCBR

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

PLAN DZIAŁANIA KT 137. ds. Urządzeń Cieplno-Mechanicznych w Energetyce

KONWERGENCJA ELEKTROENERGETYKI I GAZOWNICTWA vs INTELIGENTNE SIECI ENERGETYCZNE WALDEMAR KAMRAT POLITECHNIKA GDAŃSKA

Rozwój kogeneracji gazowej

Elastyczność DUOBLOKU 500

10.2 Konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) dla energetycznego spalania paliw stałych

Dlaczego Projekt Integracji?

Innowacyjny układ odzysku ciepła ze spalin dobry przykład

Kierownik: Prof. dr hab. inż. Andrzej Mianowski

eko polin EKOPOLIN Sp. z o.o. WNIOSEK O ZMIANĘ POZWOLENIA ZINTEGROWANEGO DLA INSTALACJI ELEKTROWNIA TURÓW W BOGATYNI

Innowacyjne układy wytwarzania i przesyłania energii

PRIORYTETY ENERGETYCZNE W PROGRAMIE OPERACYJNYM INFRASTRUKTURA I ŚRODOWISKO

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

PGE Zespół Elektrowni Dolna Odra S.A. tworzą trzy elektrownie:

Polska energetyka scenariusze

Specjalność na studiach I stopnia: Kierunek: Energetyka Źródła Odnawialne i Nowoczesne Technologie Energetyczne (ZONTE)

OPRACOWANIE TECHNOLOGII ZGAZOWANIA WĘGLA DLA WYSOKOEFEKTYWNEJ PRODUKCJI PALIW I ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

PROJEKT INDYWIDUALNY MAGISTERSKI rok akad. 2018/2019. kierunek studiów energetyka

ELEKTROWNIA SKAWINA S.A.:

Wykorzystanie węgla kamiennego. Warszawa, 18 grudnia 2013

POLITYKA ENERGETYCZNA ENERGY POLICY JOURNAL 2015 Tom 18 Zeszyt ISSN Tadeusz Chmielniak*

Innowacyjne technologie a energetyka rozproszona.

Ekonomiczne i środowiskowe skutki PEP2040

Finansowanie infrastruktury energetycznej w Programie Operacyjnym Infrastruktura i Środowisko

Metodyka budowy strategii

Zagadnienia inŝynierskie i ekonomiczne związane z produkcją energii w układach kogeneracyjnych

Potencjał i doświadczenia RAFAKO S.A. w realizacji kontraktów w systemie pod klucz

Czysta Energia Europy. Przemysł i energetyka - Nie dla rozbieżności interesów?

Aktualne wyzwania w Polityce energetycznej Polski do 2040 roku

INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ im. Bohdana Stefanowskiego

Inwestycje proekologiczne w sektorze energetyki: doświadczenia krajowe i międzynarodowe firmy Vattenfall

wodór, magneto hydro dynamikę i ogniowo paliwowe.

Fundusze unijne dla odnawialnych źródeł energii w nowej perspektywie finansowej. Warszawa, 3 kwietnia 2013 r.

Wydział Mechaniczno-Energetyczny Kierunek ENERGETYKA. Zbigniew Modlioski Wrocław 2011

Jak powstają decyzje klimatyczne. Karol Teliga Polskie Towarzystwo Biomasy

Pilotowa instalacja zgazowania węgla w reaktorze CFB z wykorzystaniem CO 2 jako czynnika zgazowującego

Transkrypt:

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY S E M I N A R I U M W Y B R A N E W Y N I K I B A D A Ń Z a d a n i a 1 W a r s z a w a 0 1 1 2 2 0 1 1 T a d e u s z C h m i e l n i a k

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY W zadaniu 1 projektu strategicznego (Lider Politechnika Śląska): Opracowanie technologii dla wysokosprawnych zero-emisyjnych bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO 2 ze spalin, sformułowano tematy, których rozwiązanie jest ukierunkowane na: Opracowanie i weryfikację nowych koncepcji wzrostu sprawności obiegu siłowni kondensacyjnych (w tym o najwyższych ultranadkrytycznych parametrach pary), Opracowanie i sprawdzenie w skali pilotowej procesów wychwytu CO 2 ze spalin, Znalezienie rozwiązań technologicznych dla redukcji strat sprawności spowodowanych usuwaniem CO 2 ze spalin. Osiągnięcie tych celów powinno przyśpieszyć i ułatwić wprowadzenie do polskiego systemu wytwarzania elektryczności niskoemisyjnego bloku węglowego o wysokiej sprawności. Cele te są spójne z polityką energetyczną UE oraz polityką energetyczną Polski do 2030.

Cele programu są także spójne z: STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY A.KIERUNKAMI ROZWOJU CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH W POLSCE (Warszawa, 2010r. Ministerstwo Gospodarki), które sformułowano następująco: Wniesienie konstruktywnego wkładu w realizację zrównoważonego rozwoju gospodarki poprzez ograniczenie oddziaływania energetyki na środowisko, zgodnie ze zobowiązaniami Traktatu Akcesyjnego i dyrektywami Unii Europejskiej (główne ramy prawne narzuca dyrektywa o geologicznym składowaniu CO 2, dyrektywa o ETS oraz nowa dyrektywa o emisjach przemysłowych), Stworzenie warunków dla funkcjonowania mechanizmów przystosowujących polską gospodarkę do nowych regulacji klimatycznych, także w aspekcie bezpieczeństwa energetycznego Polski, Wsparcie modernizacji i rozbudowy potencjału polskiej energetyki opartej na węglu, W odniesieniu do całkowicie nowej dla sektora elektroenergetycznego technologii wychwytu i geologicznego magazynowania dwutlenku węgla (CCS), wsparcie budowy obiektów demonstracyjnych dla przetestowania i ewentualnej komercjalizacji produkcji energii elektrycznej, ciepła i/lub produktów chemicznych z możliwością wychwytu i geologicznego składowania CO 2, Wsparcie powstawania obiektów demonstracyjnych/instalacji dla innych czystych technologii węglowych oraz dla technologii utylizacji dwutlenku węgla. B. KRAJOWYM PROGRAMEM BADAŃ(ZAŁOŻENIAMI POLITYKI NAUKOWO TECHNICZNEJ I INNOWACYJNEJ PAŃSTWA, Załącznik do uchwały nr 164/2011 Rady Ministrów z dnia 16 sierpnia 2011 r.), gdzie znajdujemy m. in. stwierdzenia: Energetyka krajowa wykorzystuje jedne z największych na świecie zasobów węgla kamiennego i brunatnego. Z tego względu Polska powinna stać się krajem promującym i rozwijającym technologie czystego węgla. Wykorzystanie węgla do produkcji czystej energii elektrycznej, syntetycznych paliw oraz substancji chemicznych wymaga rozwijania bezpiecznych dla ludzi i środowiska technologii czystego węgla.

KONSORCJUM Politechnika Śląska Politechnika Wrocławska Politechnika Częstochowska Politechnika Krakowska Politechnika Łódzka Politechnika Warszawska Akademia Górniczo - Hutnicza Instytut Maszyn Przepływowych PAN Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla TAURON Polska Energia S.A. TAURON Wytwarzanie S.A. RAFAKO S.A. EUROL Innovative Technology Solutions Sp. z o. o.

WSPÓŁUDZIAŁ PRZEMYSŁU TAURON Polska Energia S.A. TAURON Wytwarzanie S.A. RAFAKO S.A. EUROL Inni: Elektrownia Stalowa Wola, El. Skawina, Kogeneracja Wrocław Około 15 mln zł.

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY A. Opracowanie i weryfikację nowych koncepcji wzrostu sprawności obiegu siłowni kondensacyjnych (w tym o najwyższych ultranadkrytycznych parametrach pary) Wzrostu sprawności wytwarzania energii elektrycznej w układach siłowni parowych można oczekiwać jako następstwo: Wzrostu parametrów pary pierwotnej i temperatury pary wtórnej, Doskonalenia struktury obiegu, Optymalizacji parametrów obiegu (np. dobór ciśnienia wtórnych przegrzewów, dobór przyrostów temperatury w podgrzewaczach), Zmniejszania ciśnienia w skraplaczu łącznie z optymalizacją wylotów z turbiny, Doskonalenia maszyn i urządzeń obiegu. η = 45% η = 50% η = 55% e=0.742 kg/kwh e=0.668 kg/kwh e=0.607 kg/kwh Zastąpienie bloków o sprawności 36% blokami o sprawności 45% zmniejsza roczną emisję CO2 o 1.5-1.7 mln ton na każde 1000MW zainstalowanej mocy

Strumieo CO2 [kg/s] Sprawność bloku (brutto) *%+ OBIEG WYJŚCIOWY STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Parametry pary zasilającej turbinę: Ciśnienie pary pierwotnej 30 MPa Temperatura pary pierwotnej 650 o C Temperatura pary wtórnej 670 o C Wpływ temperatury pary świeżej i wtórnie przegrzanej na sprawność bloku 49,50 49,06 49,00 48,50 48,04 48,11 48,00 Wpływ temperatury pary świeżej i wtórnie przegrzanej na strumień produkowanego CO 2 181,00 180,00 179,00 178,00 177,00 176,00 175,00 174,00 180,07 179,81 600/610 600/620 650/670 Temperatura pary świeżej i wtórnie przegrzanej * o C] 176,30 47,50 600/610 600/620 650/670 Temperatura pary świeżej i wtórnie przegrzanej * o C] Sprawność obiegu 50.92 % Moc elektryczna brutto (na zaciskach generatora) 900.0 MW Sprawność bloku brutto (dla węgla kamiennego) 49.1 % Moc elektryczna netto (wskaźnik potrzeb własnych: 0.075) 832.5 MW Sprawność bloku netto 45.42 % Jednostkowe zużycie ciepła 6928.8 kj/kwh

boiler efficiency % unit efficiency % Moc wewnętrzna turbiny ORC, MW WZROST EFEKTYWNOŚCI ISTNIEJĄCYCH I NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY WYKORZYSTANIE CIEPŁA ZE SPALIN WYLOTOWYCH Z KOTŁA OCENA POPRAWY SPRAWNOŚCI BLOKU 1.Wykorzystanie ciepła odpadowego do podgrzania kondensatu obiegu głównego Przyrost sprawności bloku wykorzystującego ciepło spalin wylotowych wynosi odpowiednio od ok. 0,25 do ok. 0,7 punktu procentowego. Sprawdzenie na obiekcie pilotowym 2.Wykorzystanie ciepła ze spalin w obiegach ORC Opracowanie i zbudowane urządzenia w skali półtechnicznej przed-prototypowej. 3.Zastosowanie spalin wylotowych do suszenia węgla 13,0 12,5 12,0 11,5 11,0 10,5 10,0 Mokre czynniki robocze 12,07 12,10 11,54 12,52 Suche czynniki robocze 12,80 11,10 11,72 12,21 10,92 12,77 11,40 12,61 9,5 46,50 46,23 etanol amoniak freon 123 izopentan R141b heptan pentafluoropropan Porównanie mocy turbiny ORC dla rozważanych czynników niskowrzących w przypadku wykorzystania spalin z węgla brunatnego 46,00 45,50 44,55 91,74 45,00 44,50 44,00 43,50 unit without a drier unit with a drier 92,00 91,00 90,00 89,00 88,41 Opracowanie innowacyjnego sposobu suszenia i jednoczesnego mielenia węgla z wykorzystaniem młyna elektromagnetycznego. 88,00 87,00 86,00 unit without a drier unit with a drier

PROJEKT INSTALACJI BADAWCZEJ SUSZENIA WĘGLA Z WYKORZYSTANIEM MŁYNA ELEKTROMAGNETYCZNEGO STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Schemat instalacji: 1 Podajnik paliwa 2 Młyn elektromagnetyczny 3 Komora odprowadzania wyparów

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY WZROST EFEKTYWNOŚCI ISTNIEJĄCYCH I NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH c.d. Przegrzew wewnętrzny Określenie potencjalnych możliwości zastosowania przegrzewu wewnętrznego w nowych instalacjach i blokach istniejących z uwzględnieniem ograniczeń technologicznych i analizy ekonomicznej. W przypadku turbiny o mocy 460 MW zysk sprawnościowy wynosi 0.7%, natomiast zysk w jednostkowym zużyciu ciepła jest na poziomie 109 kj/kwh. Studium wykonalności technicznej przegrzewu wewnętrznego dla bloków istniejących i nowoprojektowanych.

Opracowanie projektów koncepcyjnych bloków nadkrytycznych (wyniki RAFAKO S.A.)

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Ok.120 m WYSPA KOTŁOWA BLOKU NA PARAMETRY USC SCR Założenia dla kotła na parametry USC (1) Kocioł przepływowy (typu Benson), wieżowy, jednociągowy z pojedynczym przegrzewem pary międzystopniowej, bez rusztu opalającego, o następujących parametrach: Temperatura pary pierwotnej - 653 C Temperatura pary wtórnej - 672 C Ciśnienie pary pierwotnej - 303 bar Ciśnienie pary wtórnej - 60 bar Wydajność kotła przy nominalnym obciążeniu bloku - ca 2250 t/h Sprawność kotła przy nominalnym obciążeniu bloku - 94,3 % (odniesiona od temperatury spalin za LUVO) Temperatura spalin za obrotowym podgrzewaczem powietrza - 120 C Temperatura wody zasilającej - 315 C ESP LUVO 70 m Kocioł SCR - emisja NOx - 100 mg/mn3 przy CCS - 30 mg/mn3 IOS - emisja SO2-100 mg/mn3 przy CCS - 25 mg/mn3 Stężenie pyłu za elektrofiltrem - 30 mg/mn3 przy CCS - 10 mg/mn3 Stężenie pyłu za IOS - 10 mg/mn3 przy CCS - 5 mg/mn3 Stężenie CO <100 mg/mn3

Przeprowadzone studia konstrukcyjne i obliczenia wskazują, że obecnie istnieje możliwość zaprojektowania kotła przepływowego na parametry nadkrytyczne (303bar/653ºC/60bar/672ºC) dla bloku o mocy 900 MWe wykorzystując aktualnie dostępne na światowym rynku materiały. Wstępne analizy wykazały również, że blok z kotłem o takich parametrach będzie miał sprawność netto 48,0%. Będzie zużywał ~610 000 ton mniej węgla kamiennego rocznie oraz emitował do powietrza około 1 430 000 ton CO 2 mniej w ciągu roku w stosunku do obecnie eksploatowanych bloków o maksymalnej sprawności 37,5% netto KONKLUZJA 37,5% 45% Blok rozpatrywany

BADANIA MATERIAŁOWE STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Badania materiałowe koncentrują się na nowych stalach austenitycznych i stopach niklu wybranych do zastosowania na elementy krytyczne cienko- i grubościenne referencyjnego kotła na parametry supernadkrytyczne 29MPa/653/674 o C. Są to: Sanicro 25, HR6W, Inconel 617 oraz In 617 mod. Materiały te spełniają odpowiednie wymagania wytrzymałościowe i odporności korozyjnej, jakkolwiek ich charakterystyki własności użytkowych w temperaturze w zakresie 650-700 o C nie są w pełni opracowane. W szczególności badania koncentrują się na opanowaniu technologii spawania i gięcia w warunkach przemysłowych oraz weryfikacji technologii spawania i opracowaniu wymaganych charakterystyk własności użytkowych. Badania w tym zakresie są pionierskimi w skali kraju. MAKRO I MIKROSTRUKTURA ZŁĄCZA HR6W ZŁĄCZE DOCZOŁOWE SANICRO 25 a ) b) c) Wykonane złącza cienkościenne z nowych stali wytworzone w warunkach dużego wytwórcy elementów kotłowych spełniały wymagania jakościowe oraz własności technologicznych (gięcia)

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY GRUBOŚCIENNE MIESZANE ZŁĄCZE SPAWANE KOMORY (In617-P92) Rodzaj stosowanych tworzyw

ZAAWANSOWANE MODELE I ALGORYTMY OPTYMALIZACYJNE STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY 1. Opracowanie i przetestowanie metodyki, algorytmów i programów do numerycznych symulacji pracy wysokosprawnego bloku siłowni kondensacyjnej i elektrociepłowni, w tym wyposażonych w instalację wychwytu dwutlenku węgla. Modele zero-przestrzenne i wielowymiarowe. Wykorzystanie: charakterystyki statyczne i quasi-statyczne, optymalizacja struktury technologicznej bloków o złożonej strukturze technologicznej. Symulacja procesów separacji dwutlenku węgla i ich integracji z instalacja energetyczną. 2. Model strukturalny kotła zbudowany z wykorzystaniem modeli powłokowo-belkowych, które umożliwiają wierne odwzorowanie geometrii. W modelach uwzględniona zostanie izolacja lekka (wełna mineralna) i ciężka (obmurze, cegła szamotowa). Walidacja wyników obliczeniowych zostanie przeprowadzona z wykorzystaniem danych pomiarowych dla obiektu rzeczywistego dużej mocy.

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Nowe systemy nadzoru eksploatacyjnego, ocena ryzyka oraz planowanie gospodarki diagnostyczno remontowej bloków energetycznych nowych generacji i obecnie użytkowanych oraz instalacji energetycznych Analiza relacji naprężenia resztkowe - pole magnetyczne NOWE TECHNIKI BADAŃ MIKROPRÓBEK MATERIAŁÓW STOSOWANYCH W BUDOWIE TURBIN NA PARAMETRY SUPERNADKRYTYCZNE 30 20 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80-90 -100 Stanowisko laboratoryjne (model wlotowej części turbiny z chłodzeniem)

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Badania pilotowe procesów wychwytu CO 2 ze spalin dla różnych klas sorbentów

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Realizacja ŚCIEŻKA DOCHODZENIA DO INSTALACJI PILOTOWEJ USUWANIA CO 2 Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla TAURON Wytwarzanie S.A. TAURON Polska Energia S.A. Pol. Śląska Stanowisko do badań usuwania CO 2 z mieszaniny gazów. Wydajność: 5 m n3 /h Uruchomienie: 04.2011 Stanowisko do badań mechanizmów absorpcji CO 2 w ciekłych sorbentach Uruchomienie 11.2010

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Stanowisko testowe procesu usuwania CO 2 Uruchomienie: 03.2012 Wydajność: 20-100 m n3 /h Przewoźna Instalacja Pilotowa do usuwania CO 2 ze spalin. Wydajność: 100-200 m n3 /h Uruchomienie: 03.2013 Wizualizacja Instalacji Pilotowej na El. Jaworzno Wizualizacja Instalacji Pilotowej na El. Łaziska

Sprawność wytwarzania energii elektrycznrej (brutto) [%] Moc elektryczna (brutto) [MW] STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Wpływ energochłonności procesu separacji na wskaźniki pracy bloku 48.0 920.0 46.0 880.0 840.0 44.0 800.0 42.0 760.0 40.0 720.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Ciepło potrzebne do desorbcji [MJ/kg CO 2 ] Sprawność wytwarzania energii elektrycznej Moc elektryczna

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Integracja bloku z instalacją separacji CO2 WP SP NP ~ DOBUDOWANE STOPNIE B HE_CCS HP IP LP ~ USUNIĘTE STOPNIE DSH HE_CCS DO SEPARACJI CO 2 m 05a = 218.5 kg/s m 05b = 218.5 kg/s FWH_HP3 NP 1 06a NP 2 06b FWH_HP2 FWH_HP1 ~ FWH_LP4 FWH_LP3 FWH_LP2 07a 07b 08a 09a usunieta część NP 08b 09b WARIANT 1 WARIANT 2 FWH_LP1

EMISJA SO2 Badania na obiektach rzeczywistych Wykonane badania wykazały, iż zastosowanie kwasu cytrynowego jako addytywu do roztworu zawiesiny mączki kamienia wapiennego w każdym zbadanym stężeniu (w zakresie 100-500 ppm) powoduje obniżenie poziomu stężeń SO x i podwyższa skuteczność odsiarczania SO x w stosunku do eksploatacji IOS tylko z zastosowaniem zawiesiny mączki kamienia wapiennego. Badania wykazały, iż przy stężeniu kwasu cytrynowego na poziomie 500 ppm w zawiesinie cyrkulacyjnej poziom stężeń SO x w spalinach za absorberem wynosił 41 mg/m n 3 spalin suchych, 6% O 2 (w tym SO 2 poniżej 40 mg/m n 3 spalin suchych, 6% O 2 tj. poniżej 15ppm) przy poziomie stężeń SO x na wlocie do IOS wynoszącym 2300 mg/m n 3 spalin suchych, 6% O 2 przy jednoczesnym uzyskiwaniu skuteczności odsiarczania SO x na poziomie 98%.

EMISJA SO2 Badania na obiektach rzeczywistych c.d. Sposób realizacji Nowoczesność proponowanego w projekcie rozwiązania polega na jednoczesnym usuwaniu SO 2, NO x i rtęci z zastosowaniem procesu utleniania NO oraz Hg oraz sorpcji produktów utleniania wraz z SO 2 w kolumnie absorpcyjnej, która zostanie wykorzystana do obniżenia temperatury spalin. Schemat instalacji, 1 kocioł, 2 podgrzewacz obrotowy, 3 elektrofiltr, 4 - I węzeł oczyszczania spalin, 5 kondycjoner spalin SO 2 = 30 mg/m n 3 (6%O 2 ), NO x = 30 mg/m n 3 (6%O 2 ), pył = 5 mg/m n 3 (6%O 2 ), Hg = 0,5 μg/ m n 3 (6%O 2 ). Budowie instalacji pilotowej składającej się z: przyłącza kanału spalin z kotła OP 430 (1), za elektrofiltrem (3), węzła wstępnego oczyszczania spalin (4) oraz węzła kondycjonowania spalin (5) redukującego stężenia zanieczyszczeń.

Transport CO2 p 1= 1,515 bar Q 1 = 7657,67 kw Q 2 = 6716,4 kw t1= 28 C 1 2 p 2= 2,775 bar p 1= 2,692 bar p 2= 4,924 bar h = 0,84 t2= 78,66 C t1= 20 C h = 0,82 t2= 70,85 C 1 P = 1,832 P = 1,826 N ii = 12862,12 kw N i1= 6473,8 kw N i2= 6562,3 kw 2 STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY p 1= 4,802 bar Q 3 = 7191,354 kw Q 4 = 7945,792 kw t 1 3 4 p 2= 8,734 bar p 1= 8,55 bar p 2= 15,55 bar h = 0,78 t2= 73,07 C t 1 h = 0,75 t2= 75,12 C 3 P = 1,818 N = 13368,76 kw P = 1,819 iii N i3= 6614,4 kw N i4= 6754,3 kw 4 p 1= 15,255 bar t1= 20 o C h = 0,70 P = 1,806 N i5= 6839 kw Q 5 = 9637 kw Q 6 = 12169 kw 5 6 p 2= 27,45 bar p 1= 27,1 bar p 2= 48,64 bar t 2 t 1 t 2 h = 0,65 N = 13594,24 kw P = 1,812 iiii N i6= 6755,2 kw 5 6 p 1= 48,26 bar Q 7 = 0,0 kw (34331,556 kw) Q 8 = 23564 kw t1= 20 C 7 8 p = 86,27 bar p = 85,93 bar p = 153 bar p = 152,6 bar 2 t2= 74,91 1 o C t 1= 20 C o h = 0,60 (75,37 C) h = 0,56 t 2 o C 2 o (141,35 C) 2 o t2= (90 C) 7 P = 1,8 N = kw ( kw) P = 1,765 N i7= 5828,3 kw N i8= 1907,5 kw (8097,94 kw) 8 ( ) - bez chłodnicy 7 Możliwość zróżnicowania liczby obrotów oraz stosowania chłodzenia czynnika za każdym stopniem w zintegrowanych sprężarkach przekładniowych powoduje znaczące zmniejszenie zużycia energii w granicach 21%. Znaczące oszczędności energii można uzyskać poprzez wykroplenie CO 2 w procesie sprężania i następnie pompowanie do ciśnienia końcowego. Dalsze zmniejszenie ciśnienia wykroplenia i tym samym zmniejszenie energii niezbędnej do sprężenia czynnika można uzyskać poprzez zastosowanie obiegu ziębniczego. W tym przypadku oszczędności energii dochodzą do 46% bez uwzględnienia energii zużytej w procesie kriogenicznym. Duże nadzieje wiąże się z wprowadzeniem do procesu sprężania CO 2 dwustopniowych sprężarek naddźwiękowych z falą uderzeniową. Przewidywane korzyści zastosowania tego typu sprężarek to: wysoka sprawność, wysoki spręż stopnia Π=10, 1/10 wymiarów, zmniejszenie o 50-60% kosztów kapitałowych.

Mapa strukturalna złoża przeznaczonego do zatłaczania dwutlenku węgla STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Mapa rozkładu porowatości skały złożowej Mapa rozkładu przepuszczalności skały złożowej Mapa rozkładu nasycenia wodą skały złożowej WYNIKI ANALIZY GEOLOGICZNEJ ZŁOŻA PRZEZNACZONEGO DO ZATŁACZANIA DWUTLENKU WĘGLA Określenie wykonalności technicznej i ekonomicznej zwiększenia efektywności wydobycia ropy naftowej z częściowym zatrzymywaniem CO 2 w strukturach geologicznych

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY Projekt PBS-1 stanowi wkład rzeczowy, tzw. wkład in-kind w wielu projektach innowacyjnych, w tym: Multi-fuel energy generation for Sustainable and Efficient use of Coal (SECoal) Advanced near zero emission Coal fired Power Plant (ACoPP) realizowanych w ramach Wspólnoty Wiedzy i Innowacji KIC InnoEnergy. W szczególności etap II.7.2 stanowi wkład w zadaniu Task 4.2 Mitigation of negative impacts of co-utilization with use of innovative fuel additives (slagging, fouling, alkali metals capture), a etap III.1.6 stanowi ww. wkład w zadaniu Task 3.2 Exfoliation phenomena in USC conditions Wspólnota Wiedzy i Innowacji KIC InnoEnergy.

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY WARTOŚCI APLIKACYJNE We wszystkich grupach tematycznych przewiduje się uzyskanie wyników o istotnym znaczeniu przemysłowym. Część z nich będzie wspomagać wcześniej zgłoszone patenty, część będzie podstawą do opracowania nowych zgłoszeń patentowych. Opracowane nowe koncepcje metodologiczne znajdą zastosowane do badań i analizy technologii mających znaczenie dla rozwoju niskoemisyjnych instalacji wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Wiele pomysłów sprawdzonych w badaniach pilotowych będzie podstawą do opracowania nowych technologii w zakresie wzrostu sprawności wytwarzania energii elektrycznej i w dalszej perspektywie w zakresie wychwytu dwutlenku węgla. Należy oczekiwać propozycji nowych koncepcji prowadzenia eksploatacji bloków dużej mocy( w tym także z punktu widzenia zmienności obciążenia systemu energetycznego). Udział w badaniach instytucji przemysłowych jest z jednej strony gwarancją uwzględnienia kryterium użyteczności w formułowaniu programu badań, z drugiej dostrzegania konieczności wspomagania procesów inwestycyjnych w zakresie nowych technologii w polskiej energetyce. Potencjalnymi nabywcami praw własności intelektualnych wytworzonych w realizacji zadania 1 poza obszarem objętym umowami z członkami Konsorcjum i Partnerami przemysłowymi mogą być elektrownie węglowe i elektrociepłownie np.: PGE Elektrownia Turów SA, PGE Elektrownia Bełchatów SA, Elektrownie skupione w PKE S.A., Elektrownia Rybnik, Elektrownia Połaniec, Elektrownia Kozienice, Zespół Elektrowni Dolna Odra, PGE Elektrownia Opole, ZE PAK Elektrownia Pątnów, Elektrociepłownia Rzeszów, Alstom Power, Foster Wheeler Energy i inne. Wyniki badań przekazywane mogą być także za pośrednictwem Polskiego Towarzystwa Elektrociepłowni Zawodowych (PTEZ) zgodnie z odpowiednimi umowami.

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY PODSUMOWANIE Zagadnienia rozpatrywane w zadaniu 1 projektu mają znaczenie dla rozwoju węglowych technologii energetycznych zarówno w krótkiej, średniej jak i długiej, perspektywie czasowej. W okresie krótko i średnioterminowym uzyskane wyniki powinny umożliwić wzrost sprawności, niezawodności i elastyczności cieplnej bloków dużej mocy( co ma istotne znaczenie dla szerszego wprowadzenia źródeł odnawialnych do systemu energetycznego) przy jednoczesnym spełnieniu wymogów ochrony środowiska, a w długoterminowym radykalne ograniczenie emisji dwutlenku węgla w siłowniach węglowych. W tym ostatnim przypadku ważne znaczenie będą miały wyniki pracy budowanych w projekcie mobilnych instalacji pilotowych usuwania CO 2. W pierwszym roku realizacji projektu oprócz opracowania wielu narzędzi metodologicznych, zbudowano wiele instalacji eksperymentalnych, w tym także instalacje weryfikujące koncepcje nowych metod diagnostycznych. Z eksploatacyjnego punktu widzenia ważne wyniki uzyskano m.in. w badaniu na obiektach rzeczywistych nowych koncepcji ograniczenia emisji SO 2. Wyniki projektu wspomagając rozwój technologiczny czystych technologii węglowych bezpośrednio służą bezpiecznemu technicznie i ekonomicznie dostępowi do energii elektrycznej (z wykorzystaniem własnych zasobów paliwowych). W okresie krótkoterminowym nie bez znaczenia jest fakt wykorzystania zdobytej wiedzy we wspomaganiu decyzji inwestycyjnych.

STRATEGICZNY PROGRAM BADAWCZY DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

Gaz ziemny 3% Produkty naftowe 1% Energia odnawialna 3% Odpady 0,5% Węgiel brunatny 34% Węgiel kamienny 59%

SCENARIUSZE I KORYTARZ POLITYCZNY (UE) 2010 2020 2030 2040 2050 Koniec energetyki paliw kopalnych?. Brak technologii 100% wychwytu CO2. Źródło: COM (2011) 112,

SCENARIUSZE II Źródło IEA KORYTARZ POLITYCZNY (Polska) Gaz ziemny 3% 2010 Produkty naftowe 1% Energia odnawialna 3% Odpady 0,5% 2020 2030 2040 2050 OZE 18,8% Pozostałe 0,5% Węgiel kamienny 36% Paliwo jądrowe 15,7% Węgiel brunatny 34% Węgiel kamienny 59% Produkty naftowe 1,5% Gaz ziemny 6,6% Węgiel brunatny 21,0%

KOSZTY GENERACJI I

KOSZTY GENERACJI II

KOSZTY GENERACJI III