CHP_PWr - 19.01.2011 - Tomasz Kamiński

Transkrypt

Tomasz Kamiński
Pracownia Technologiczna
Zagadnienia inŜynierskie i ekonomiczne
związane z produkcją energii
w układach kogeneracyjnych
Prezentacja wykonana m.in. na podstawie materiałów przekazanych przez prof. J.Skorka
Wrocław, 19.01.2011 r.
Politechnika Wrocławska
Dane na dzień: 31.05.2010 r.
Źródło energii
Zdolność do
wytwarzania
i przetwarzania
To znaczy energia
2
E=mc
Zdolność
Dopasowany do
transportujest wszędzie
posiadanych
moŜliwości
odbiornik
energii
POTRZEBY
Generacja, Kogeneracja (CHP), Trigeneracja – po co?
PALIWO
nośnik energii pierwotnej
Nieodnawialne:
•węgiel kamienny i brunatny
surowy i przetworzony;
•ropa naftowa i produkty;
•gaz ziemny;
•paliwa jądrowe.
Odnawialne:
•Energia wodna
•Energia wiatru
•Energia słońca
•Biomasa, biogazy, biodiesel
•Energia geotermalna
INSTALACJA
produkcja energii
bezpośredniej
Rozdzielona produkcja:
•siłownie
•elektrownie;
•ciepłownie;
•kotłownie.
Skojarzona produkcja:
•elektrociepłownie
(kogenercja)
•trigeneracja
ENERGIA
Kogeneracja (CHP), Trigeneracja - definicje
Kogeneracja (CHP) – jest to proces technologiczny jednoczesnego
wytwarzania energii elektrycznej i uŜytkowej energii cieplnej
(Combined Heat and Power) z tego samego źródła energii pierwotnej.
Skojarzona produkcja nośników energii.
Trójgeneracja (trigeneracja) – jest to proces technologiczny jednoczesnego
wytwarzania energii elektrycznej, uŜytkowej energii cieplnej
oraz chłodu uŜytkowego z tego samego źródła energii pierwotnej.
Paliwa – podział i wartości opałowe
Instalacja – Generacja – elektrownia konwencjonalna
para
t = 500°C
K
paliwo
TP
spaliny
~G
energia elektryczna
Instalacja – Kogeneracja – elektrociepłownia
para
t = 500°C
K
paliwo
TP
~G
energia elektryczna
spaliny
ciepło
Instalacja – Kogeneracja – blok gazowo-parowy
Turbina gazowa – zasada działania
paliwo
t =~400°C
KS
t = ~1200°C
G
energia
elektryczna
powietrze ~20°C
spaliny ~ 500°C
Instalacja – Kogeneracja – blok gazowo-parowy
komin
ODG
LP
HRSG
HP
TP
paliwo
KS
~G
spaliny
~G
Q
energia
elektryczna
kondensat
powietrze
obieg otwarty
obieg zamknięty
Parametry układów CHP opartych o turbiny gazowe
Producent
Model
Moc
elektr.
kW
Solar
Saturn 20
1205
2850
24,7
58,4
500
0,42
Solar
Centaur 50
4350
8330
29,2
56,0
489
0,52
Alstom
Tornado
6750
12190
33,0
59,6
477
0,55
Alstom
Cyclone
12900
21030
33,9
55,2
570
0,61
GE
PGT20
17460
26484
36,2
54,9
475
0,66
GE
PGT20
22420
33089
36,3
53,6
525
0,68
GE
LM6000
42700
56862
41,0
54,6
500
0,75
GE
MS9001E
126100
209247
33,8
56,1
543
0,60
* UWAGA Spaliny wychłodzone do 100ºC
Moc
cieplna
kW
Sprawność
elektryczna
%
Sprawność
cieplna
nominalna*
%
Temp. spalin z
TG
ºC
Nel/Q
Instalacja – Kogeneracja – silnik gazowy
komin
t = 500°C
Odbiór energii ze
spalin
~G
t = 90°C
gaz
Odbiór
ciepła
Chłodnica
płaszcza
wodnego
Chłodnica oleju
t = 50°C
Parametry układów CHP opartych o silniki gazowe tłokowe
Moc
elektr.
kW
Moc
cieplna
kW
Sprawność
elektryczna
%
Sprawność
cieplna
nominalna*
%
Sprawność
całkowita
nominalna
%
Nel/Q
Producent
Model
Caterpillar
G3408
245
407
34,5
57,5
92
0,6
Jenbacher
JMS 208 GS
294
395
37,5
50,5
88
0,74
Caterpillar
G3412
350
530
36,2
54,8
91
0,66
Perkins
4008
415
597
35,5
50,5
86
0,69
Jenbacher
JMS 320GS
1100
1240
39,8
46,2
86
0,89
Jenbacher
JMS 620 GS
3040
3080
42,3
42,7
85
0,99
Deutz A.G.
TBK 632V16
3170
3770
40,3
47,7
88
0,84
Wärtsilä
(gaz + olej)
W50DF
15700
15800
45,6
46,4
92
0,99
* UWAGA
Spaliny wychłodzone do 120ºC
Emisyjność układów kogeneracyjnych – silnik gazowy
Charakterystyka techniczna podstawowych rozwiązań CHP
Typ urządzenia
Turbina parowa
Turbina gazowa,
układ prosty
Turbina gazowa w
układzie
kombinowanym
Silnik tłokowy
gazowy
Mikroturbina
Paliwo
dowolne
olej, gaz
ziemny i
inne
gazowe
jak dla
turbiny
gazowej
gaz
ziemny i
inne
gazowe
gaz
ziemny
Sprawność Sprawność
Zakres elektryczna całkowita
mocy, kW
EUF
ηel,CHP
%
%
> 250
> 350
7 – 20
15 – 40
75 – 84
65 – 85
Wskaźnik
skojarzenia
σ
Nośnik ciepła
0.1 – 0.33
Para lub gorąca
woda
0.4 - 0.8
para lub gorąca
(ok. 0.2 z
woda
dopalaniem)
> 7300
35 –55
73 –85
do 1.45
5 - 6500
25 – 40
70 – 90
0.5 - 1.0
25 - 450
25 –30
75 – 85
0.5 – 0.65
para o średnich
parametrach,
gorąca woda
gorąca woda,
rzadziej para o
niskich
parametrach
gorąca woda (do
90ºC)
Kogeneracja – wymagania
•
Mała szkodliwość dla środowiska (niskie emisje gazów, pyłów,
ścieków, hałasu, niskie zuŜycie wody – niskie koszty korzystania ze
środowiska),
•
zmniejszając zuŜycie nieodnawialnych źródeł energii - paliw
kopalnych,
•
wykorzystanie energii
„zielonych” certyfikatów),
ze
źródeł
odnawialnych
(system
•
stosowanie technologii kogeneracyjnych (system „czerwonych” i
„Ŝółtych” świadectw pochodzenia),
•
wysoka
sprawność
przetwarzania
energii
(maksymalne
wykorzystanie energii chemicznej paliw) -kogeneracja wysokosprawna,
•
Bezpieczeństwo
dywersyfikacja paliw,
•
energetyczne
–
energetyka
rozproszona,
Opłacalność ekonomiczna inwestycji (analizy opłacalności).
Kogeneracja – aspekty prawne i środowiskowe
1. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 Prawo energetyczne, z
późniejszymi zmianami według stanu na dzień 1 stycznia 2008
2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 września 2007 w
sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o
wydanie
świadectwa
pochodzenia
z
kogeneracji
oraz
szczegółowego zakresu obowiązku uzyskania i przedstawienia do
umorzenia tych świadectw, uzyskania opłaty zastępczej i
obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii
elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji. (Dz.U.
nr 185 z 2007 poz. 1314).
Kogeneracja – system świadectw energetycznych
UWAGA Prawo wprowadza obowiązek uzyskania i przedstawienia do umorzenia
świadectw pochodzenia z kogeneracji lub uiszczenia opłaty zastępczej. Obowiązek
ten uznaje się za spełniony, jeŜeli za dany rok kalendarzowy udział ilościowy sumy
energii elektrycznej wynikającej z uzyskanych i umorzonych świadectw
pochodzenia z kogeneracji w wykonanej rocznej sprzedaŜy energii elektrycznej
przez dane przedsiębiorstwo energetyczne odbiorcom końcowym, wynosi nie mniej
niŜ:
a) Dla jednostek wysokosprawnej kogeneracji gazowej (art. 9l ust. 1 pkt 1 ustawy
Prawo energetyczne) – „Ŝółte” świadectwa pochodzenia:
-
2,9% w 2009 r.,
3,1% w 2010 r.,
3,3% w 2011 r.,
3,5% w 2012 r.
b) Dla jednostek wysokosprawnej kogeneracji (art. 9l ust. 1 pkt 1 ustawy Prawo
energetyczne) – „czerwone” świadectwa pochodzenia:
-
20,6% w 2009 r.,
21,3% w 2010 r.,
22,2% w 2011 r.,
23,2% w 2012 r.
Kogeneracja – system świadectw energetycznych
Producenci energii elektrycznej w kogeneracji mogą sprzedawać przysługujące
im jednostki świadectw pochodzenia na Towarowej Giełdzie Energii. Ceny rynkowe
tych świadectw w kwietniu 2009 kształtowały się na następującym poziomie:
- świadectwa „Ŝółte”: około 122 zł/MWhel,
- świadectwa „czerwone”: około 17 zł/MWhel.
Kogeneracja – Case Study – załoŜenia energetyczne
Podstawowe załoŜenia energetyczne
Roczny czas pracy
Jednostki
Wartość
h
8208
Roczne zapotrzebowanie ciepła w parze
MWh
80000
Roczne zapotrzebowanie ciepła w spalinach
MWh
48000
Roczne zapotrzebowanie en. elektrycznej
MWh
64000
Średnie zapotrzebowanie na moc w parze
MW
9,75
Średnie zapotrzebowanie na moc w spalinach
MW
5,85
Średnie zapotrzebowanie na moc elektryczną
MW
7,80
Wartość opałowa gazu ziemnego
Temp. pary technologicznej
Ciśnienie pary technologicznej
MJ/m3
35
ºC
230
bar
20
Uwagi
342 dni/r
Kogeneracja – Case Study - schemat
Kogeneracja – Case Study – dane urządzeń
Kocioł odzysknicowy HRSG
Strumień pary (średnioroczny)
kg/s
Strumień pary (średnioroczny)
t/h
12,32
MW
19,75
Moc cieplna w parze średnia
Temp. spalin wylotowych z HRSG
Moc cieplna w spalinach wylotowych z HRSG
ZuŜycie/produkcja nośników energii
3,42
ºC
316
MW
13,9
MWh/rok
91683
Produkcja en. elektrycznej
Wskaźnik potrzeb własnych bloku CHP
%
7
En. elektryczna na sprzedaŜ
MWh/rok
85266
Produkcja ciepła w parze
MWh/rok
80000
345600
Produkcja ciepła w spalinach
MWh/rok
48000
172800
ZuŜycie gazu
m3/rok
ZuŜycie gazu
m3/h
3651
Maksymalne zuŜycie gazu
m3/h
4217
Sprawność całkowita EC (średnioroczna)
%
29970926
75,4%
Kogeneracja – Case Study – szacunki sprzedaŜy
SprzedaŜ
SprzedaŜ ciepła do ZPK (para+spaliny)
MWh/rok
128000
SprzedaŜ energii elektrycznej do ZPK
MWh/rok
64000
SprzedaŜ energii elektrycznej do sieci
MWh/rok
21266
Ilość uzyskanych świadectw pochodzenia ("Ŝółtych")
MWh/rok
91683
Ilość świadectw pochodzenia do umorzenia (2012)
MWh/rok
2520
Ilość świadectw netto (do sprzedaŜy na TGE) 2012
MWh/rok
89163
Ilość "zielonych" świadectw pochodzenia koniecznych do
MWh/rok
7488
kupienia na TGE
Kogeneracja – Case Study – omówienie podstawowych
zagadnień analizy ekonomicznej – metoda NPV
Kogeneracja – Case Study – wyniki analizy NPV
NPV [zł]
Cena sprzedaŜy pradu, zł/MWh
Cena
ciepła
zł/GJ
280
370
420
32 4 700 764 30 799 232 59 933 847
36 18 176 777 47 894 688 78 599 232
42 33 043 248 64 862 220 95 264 617
DPB [lat]
Cena sprzedaŜy pradu, zł/MWh
Cena
ciepła
zł/GJ
32
36
42
280
15,9
11
8,9
370
9
7
6,2
420
6,5
6
5,5
Zapraszamy do współpracy!

CHP_PWr - 19.01.2011 - Tomasz Kamiński

Transkrypt

Podobne dokumenty

Monitoring rynku energii elektrycznej w oparciu o dane giełdowe z

Kogeneracja – alternatywne źródło energii

kogeneracja

Siłownie Pionowego Obrotu 05-2014 Prezentacja

Rachunek za energię dla domu 150m2 Rodzina 2+1 Ogrzewanie gazowe