HARMONY OF LIFE
BEZPŁATNY NEWSLETTER: 
     |      SZUKAJ NA PORTALU: 
Ecoeurope.eu     
CZŁOWIEK ŹRÓDŁEM DOBRAistota złaNowe Niebo i Nowa ZiemiaKonstytucja III TYSIĄCLECIADom ekoenergiaHarmonia życia na co dzień
BibliotekaUzdrowiska i sanatoriaTrendy Przyszłości - InnowacjePRZEBUDZENIE LUDZKOŚCIInstytut SzczęściaBarterBank.plTV EcoEurope
 
 
 

Biblioteka - Czysta Energia

Portal ecoeurope.eu
R E K L A M A
R E K L A M A

Możliwości wykorzystania biomasy w kogeneracji – źródła rozproszone

 

        Wdrożeniu i funkcjonowaniu elektrociepłowni (EC) opalanych biomasą sprzyja wymagany poziom udziału zielonej energii w wolumenie energii sprzedawanej przez spółki dystrybucyjne. Jednak do dzisiaj obowiązek ten w skali kraju nie jest wypełniany przez większość spółek. W artykule przedstawiono przykład rozwiązań dla EC opalanej zrębkami drzewnymi, opartej na silniku parowym.

Możliwości i bariery rozwoju

Potencjał dla elektrociepłowni opalanych biomasą lub wykorzystujących biogaz jest znaczny, lecz, niestety, obecnie praktycznie niewykorzystany. Kotłownie opalane biomasą (słoma, drewno) przeszły już pierwszy etap instalacji pilotowych i demonstracyjnych i są na etapie upowszechniania. Jednak nie można jeszcze mówić o sukcesie biomasy w ciepłownictwie. Poszczególne obiekty są bardzo różne, nie dopracowano optymalnej koncepcji lokalnych kotłowni opartych na typoszeregach kotłów opalanych biomasą, tak jak to było dla kotłowni węglowych. Prowadzi to do wysokich kosztów inwestycji i oczywistych błędów popełnianych przy ich realizacji, takich jak zawyżanie mocy zainstalowanej czy instalowanie całej mocy w jednostkach opalanych biomasą (bez wykorzystania jednostek szczytowych opalanych olejem).

Trudności te są szczególnie duże dla elektrociepłowni opalanych biomasą. Brak jest kotłów parowych, produkcja turbin parowych małej mocy jest szczątkowa.

 

R E K L A M A


 

Obszarem dla wdrażania lokalnych elektrociepłowni opalanych biomasą są małe i średnie systemy ciepłownicze, o mocy zamówionej odbiorców od 30 do 150 MW. Jak pokazuje praktyka, w systemach tych typowe zapotrzebowanie na ciepło latem (na przygotowanie ciepłej wody użytkowej w węzłach cieplnych odbiorców) wynosi od ponad 3 MW do kilkunastu MW, co pozwala instalować źródła skojarzone o mocy elektrycznej od kilkuset kWe do kilku MWe, pracujące w podstawie przez cały rok.

Wszelkie analizy ekonomiczne wskazują, że źródło skojarzone opalane biomasą jest opłacalne jedynie przy pracy źródła z ciągu całego roku, 7-8 tys. godzin.

Jak już wspomniano, potencjał dla instalowania EC opalanych biomasą jest bardzo duży. Już wypełnienie obowiązku udziału zielonej energii elektrycznej, wynikające z rozporządzeń wykonawczych Prawa energetycznego, stawia określone pułapy rozwoju produkcji zielonej energii. Wypełnienie obowiązku 7,5% zielonej energii w wolumenie sprzedaży do 2010 r., przy założeniu wytwarzania 50% takiej energii z biomasy, a 50% z wiatru, wymaga zainstalowania ok. 500 MWe w elektrociepłowniach zasilanych biopaliwami (biomasa, biopaliwa ciekłe i biogaz).

Wnioski wynikające w Prawa energetycznego i rozporządzeń wykonawczych stanowią najważniejsze przesłanki dla rozwoju lokalnej energetyki. Przychody ze sprzedaży zielonej energii po cenach preferencyjnych mogą spowodować obniżenie ceny ciepła produkowanego w skojarzeniu dla odbiorców zasilanych z lokalnych sieci ciepłowniczej. Upowszechnienie elektrociepłowni opalanych biomasą w lokalnych systemach ciepłowniczych wymaga nakładów inwestycyjnych na nowe źródła, które spowodują wymianę starych mocy wytwórczych o niskiej sprawności, transfer nowych technologii i znaczną poprawę sprawności wytwarzania energii i ciepła. Ponadto w takich elektrociepłowniach energia elektryczna wytwarzana jest w pełnym skojarzeniu, z maksymalnym wykorzystaniem energii chemicznej dostarczanej w paliwie, obniżeniu ulega emisja gazów do atmosfery, a wydatki na paliwo pozostają na lokalnym rynku. Skutkiem upowszechnienia elektrociepłowni opalanych biomasą są też nowe miejsca pracy (przy przygotowaniu, transporcie paliwa) rekompensujące utratę stanowisk pracy w zmodernizowanym źródle.

Założenia te nie są typowo spełnione we wdrażanym w innej skali tzw. współspalaniu węgla i biomasy w dużych źródłach energetyki zawodowej. Ta forma wytwarzania energii z biomasy jest nastawiona jedynie na uzyskanie wyższych przychodów ze sprzedaży zielonej energii. Wytwarzanie energii następuje w starych mocach wytwórczych, o niskiej sprawności w porównaniu z obecnie budowanymi obiektami. Dodatkowo wprowadzenie współspalania w elektrowniach powoduje marnotrawstwo biomasy, z której tylko ok. 30% wykorzystane jest w wytworzonej energii.

Praktyka funkcjonowania jednego z zakładów przygotowania paliwa dla dużej elektrociepłowni wskazuje, że trudno mówić tam o zachowaniu zasad gospodarności w przygotowaniu biomasy do spalania, a głównym celem jest wprowadzenie do kotłów ładunku biomasy pozwalającego na spalanie węgla o niskiej jakości i cenie.

Z tego powodu w ocenie autorów ostatni tekst rozporządzenia w sprawie współspalania może spowodować wiele niekorzystnych zjawisk na rynku zielonej energii i będzie oddziaływać hamująco na potencjalny rozwój lokalnych wytwórców energii i ciepła w skojarzeniu. O ile można w obecnym stanie prawnym uznać wypełnienie obowiązku, to w żadnym przypadku nie należy stosować preferencyjnych cen energii.

 

R E K L A M A


 

Rynek paliw

 

Na rynku odpadów drzewnych funkcjonują już duzi odbiorcy. Są to zakłady celulozowo-papiernicze i wytwórcy płyt, a w najbliższej przyszłości producenci granulatu (pelet). W ostatnich latach ceny oferowane przez dużych odbiorców systematycznie rosną, szczególnie gdy na danym terenie pojawią się wymagania, na przykład wyższe ceny uzyskują zrębki z drewna okorowanego.

Można stwierdzić, że typowy zasięg akwizycji dużych odbiorców sięga 200 km od zakładu produkcyjnego. Z powyższych danych wynika, że w obrębie zainteresowania odbiorców zrębków drzewnych są głównie duzi producenci pierwotni przemysłu drzewnego (tartaki, producenci palet i prostych wyrobów z drewna).

Źródłem paliwa dla lokalnych elektrociepłowni mogą być mali wytwórcy, pod warunkiem zorganizowania lokalnego systemu zbiórki odpadów. Taki system powstaje w gminie Bystra-Sidzina dla projektu w Jordanowie.

Dużym potencjalnym rynkiem paliwa do lokalnych elektrociepłowni są odpady leśne. Tutaj oczywiście wiele zależy od warunków lokalnych. Ostatnie zalecenia GDLP dotyczące udostępnienia odpadów leśnych znacznie polepszają warunki dostępu do odpadowych asortymentów drewna.

W zakresie odpadów leśnych lokalne kotłownie i elektrociepłownie opalane biomasą nie mają dużej konkurencji, a drewno odpadowe z lasów i drobne asortymenty, po zrębkowaniu, mogą stanowić poważny udział w bilansie paliwa. Dodatkowo właściwa gospodarka odpadami drzewnym, sezonowanie paliwa lub odpadów przez zrębkowanie powoduje, że wilgotność paliwa dostarczonego do magazynu przy źródle wynosi 30-40%, co jest optymalną wielkością dla konstrukcji kotłów oraz wydajności i sprawności procesu spalania.

Analizy kosztów transportu odpadów drzewnych wskazują, ze wraz z dystansem dowozu odpadów lub paliwa do źródła rośnie udział kosztów transportu. Dla prawidłowo zaprojektowanych lokalnych źródeł odległości transportowe nie przekraczają 50 km i udział kosztów transportu paliwa jest niski.

Systemy elektrociepłowni

Dostępne są informacje o czterech podstawowych, dostępnych systemach elektrociepłowni opalanych biomasą. Pierwszym jest obieg parowy z kotłem parowym, turbiną i generatorem, drugim obieg parowy z kotłem parowym i silnikiem parowym z generatorem. Kolejnym systemem jest zgazowanie paliwa i silnik gazowy z generatorem, a ostatnim kocioł wodny i obieg parowy Rankina.

Obieg parowy z turbiną parową zasilany z kotła parowego opalanego zrębkami drzewnymi lub słomą jest typowym obiegiem stosowanym w elektrociepłowniach z tego względu, iż w kotłach parowych o małej mocy (rzędu 5-10 MW) opalanych biomasą trudno uzyskać wysokie parametry i przegrzanie pary, sprawności elektryczne obiegów z turbiną parową dla małych mocy poniżej 1 MWe są niskie, rzędu 10-15%. W małych kotłach parowych opalanych biomasą, o wydajności pary rzędu 10 t/h wytwarza się parę o parametrach rzędu 3 MPa i temperaturze rzędu 300°C. Przegrzewacze pary, szczególnie w kotłach opalanych słomą, wymagają okresowo dodatkowego mechanicznego czyszczenia. Kotły parowe wyposażone są zazwyczaj w ekonomizery dla odzysku ciepła (w tym ciepła skraplania pary wodnej) ze spalin dla podwyższenia sprawności ogólnej siłowni.

Nowoczesny silnik parowy umożliwia pracę czynnika roboczego – pary wodnej – w obiegu zamkniętym. Silnik pracuje bez smarowania przestrzeni roboczych. Spotykany jest jako jedno- i wielostopniowy, w zależności od ciśnienia pary. Pracujące silniki cechują się prostą konstrukcją, łatwością obsługi i odpornością na czynniki zewnętrzne. Zakres typowej mocy silników wynosi od 100 do 1000 kWe, przy maksymalnym przepływie pary do 40 t/h.

Zaletą silnika jest możliwość pracy na poziomie 20-100% obciążenia, ze stałą sprawnością elektryczną w zakresie obciążenie powyżej 50%. W zakresie mocy elektrycznej do 1 MWe silnik parowy cechuje wyższa sprawność elektryczna od turbiny parowej, o 2-5 punktów procentowych dla podobnych parametrów pary.

Przykładem innej odmiany silników o spalaniu zewnętrznym jest silnik Stirlinga. Znany od 1827 r., wykorzystuje ciepło wytwarzane ze spalania paliwa, w tym przypadku zrębków drzewnych. Szereg takich silników pracuje jako obiekty pilotowe, o mocy do kilkuset kWe. Jednak technologia ta nie została jeszcze opanowana w stopniu umożliwiającym upowszechnienie na skalę techniczną.

Duże nadzieje pokładane są w gazyfikacji biomasy i wykorzystaniu gazu do napędu silników spalinowych i turbin gazowych. Instalacje tego typu budowane są w świecie w skali półtechnicznej jako instalacje badawcze i pilotowe. Wzbudzają bardzo duże zainteresowanie, gdyż umożliwiają znaczne rozszerzenie wykorzystania biomasy dla produkcji energii elektrycznej. Obecne koszty budowy układów zgazujących biomasę są na tyle wysokie, że technologie te należy traktować jako technologie przyszłości, ponieważ istnieją duże rozbieżności w kosztach instalacji. Główną trudność sprawia oczyszczenie gazu z wody i pyłów w stopniu umożliwiającym jej spalanie w silniku tłokowym.

Obieg ORC – Organic Rankine Cycle – polega na wykorzystaniu ciepła ze spalania zrębków do napędu obiegu parowego. Obieg z czynnikiem organicznym ORC (Organic Rankine Cycle – Cykl Organiczny Rankina) opiera się na procesie podobnym do procesu woda - para wodna z tą różnicą, że zamiast wody stosowane jest organiczne medium robocze (węglowodory takie jak izooktan, toluen lub olej silikonowy). Istnieją tylko pojedyncze pilotowe instalacje OCR.

dr inż. Andrzej Szajner, Sigma Termodynamik Sp. z o.o., Gdynia,

dr inż. Edmund Wach, Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA




   WASZYM ZDANIEM
Brak wypowiedzi
Dodaj nową wypowiedź:
Autor:
Treść:
Antyspam: 1+0=
Komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników portalu ecoeurope.eu, ekoeurope.eu, ekoenergia.pl, ecoenergia.pl i portal nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Przed wstawieniem komentarza, pisania EKO blogu, EKO dom.ekoenergia.pl lub korzystania z EKO czatu przeczytaj REGULAMIN FORUM DYSKUSYJNEGO/SPOŁECZNOŚCI. Naruszenia regulaminu można zgłaszać pod adresem: sekretariat@ecoeurope.eu
R E K L A M A
Polecamy: bzyk-car.pl  PodziemnaTV  Monitor  Wolne  Niezależna  3obieg  Siec118  Db.org.pl  Pod prąd  Wolontariat  Davidicke  Alexjones  Prisonplanet  Infowars  DB  Centerko  Barterbank  
Współpraca | Reklama | Linki | Kontakt
dodaj do ulubionych   ustaw jako startową

Portal internetowy: wersja 3.40
Copyright © 2000 - 2014 Ekoenergia.pl - Ecoeurope.eu
Portal Eko : Odnawialne źródła energii
Made in Poland

Realizacja: e-solution © 2006

Portal firmy "Ecoeurope.eu" sp. z o.o. o domenach: ecoeurope.eu, ekoeurope.eu, ekoenergia.pl ,ecoenergia.pl i inne będące jego własnością nie ponosi żadnej odpowiedzialności wobec Użytkowników lub osób trzecich z tytułu szkód, zarówno bezpośrednich jak i pośrednich, w związku z wykorzystaniem danych i informacji zawartych na stronach Portalu i/lub Serwisów.