Sposoby wykorzystania biogazu i aspekty ekonomiczne - pom

Sposoby wykorzystania biogazu
i aspekty ekonomiczne
A. Cenian, G. Rabczuk
IMP PAN, Gdańsk
Biogaz
Miejsce produkcji określa kompozycję biogazu
• miejskie i przemysłowe oczyszczalnie ścieków;
• instalacje biogazu wysypiskowego;
• biogazownie wykorzystujące różne biodegradowalne
odpady (głównie frakcja organiczna odpadów
komunalnych, z produkcji żywności i agrotechniki,
odpady z rolnictwa i hodowli zwierząt)
Biogaz
Skład biogazu wyprodukowanego w różnych instalacjach
Zastosowanie biogazu i biometanu
Kogeneracja
Kogeneracja
Konwencjonalna generacja
Sprawność 58%
Straty
36 jednostek
CHP
Sprawność 85 %
35%
50%
15%
Straty 6 jednostek
Straty 10 jednostek
Wniosek! Gdzie tylko jest zbyt na ciepło powinniśmy stosować rozproszone układy CHP
Instalacja pilotażowa – układ gazowo/parowy w IMPPAN
Czynnikiem pośrednim transportującym ciepło spalin do układu ORC jest olej termalny
wysokotemperaturowy Veco 5HT. Czynnikiem roboczym w instalacji ORC jest SES36. Budowany
układ parowo/gazowy posiada wysoką sprawność produkcji energii elektrycznej na poziomie ok.
50% oraz wysoką sprawność kogeneracyjną na poziomie ok. 70%.
Instalacja pilotażowa – układ gazowo/parowy w IMPPAN
SSG
- silnik 12 cylindrowy
na gazie ziemnym 420kWe.
- moc elektryczna max 420kW.
- moc cieplna ze spalin 288kW .
- Sprawność - 40% el , 49% term
ORC
•Moc elektryczna brutto : 40 kW
•Sprawność elektryczna netto: ≥13%
• Ekspander - silnik pneumatyczny z
wirującymi tłokami,
Turbina 30 kW na czynnik roboczy SES36
(projekt IMP PAN)
- wydatek masowy – 1,162 kg/s,
- spadek ciśnienia z 14.64 do 2.20 bara,
- prędkość obrotowa – 15000 obr/min
Ekspander
•silnik pneumatyczny z wirującymi
tłokami, w kapsule hermetycznej
•obroty: 3’000 rpm
•łożyska: kulkowe z membraną
ciśnieniową, smarowane wtryskiem
oleju w obszarze czynnika roboczego
Układ ORC (SES36)
turbiny i układy ORC
100 kW turbine
3kW system
Recuperator
Condenser
Evaporator
Mikrobiogazownia 10 kWe w PODR Lubań
gospodarstwa
20 – 50 ha
~120 000
w Polsce
Zespół kogeneratora
Mapa zapłonu silnika VIRTUS 111
Podstawowe wskazania kogeneracji
Generator chłodzony glikolem
podłączonym do chłodnicy wentylatorowej
oraz układu odzysku ciepła ze spalin.
Oczyszczanie biogazu
Kolumny
absorpcyjne
usuwanie H2S
H = ~ 2200 mm
Φ = ~ 500 mm
wsad haloizyt
Pilotażowa instalacja µ-CHP na ogniwie paliwowym (IEn Wwa)
5
1
6
2
3
4
11
7
8
9
10
a) Projekt wykonawczy układu
b) Układ skonstruowany
1 – Palnik z komorą spalania, 2 – Reformer biogazu, 3 – Wymienniki ciepła, 4 – Dopalacz, 5 – Komora „hot-box”, 6 – Stosy SOFC, 7 – Grzałka
rozruchowa (powietrze), 8 – Grzałka rozruchowa (paliwo), 9 – Dmuchawa powietrza, 10 – wentylator wyciągowy spalin, 11 – zasobnik c.w.u.
Wzbogacanie biogazu
i wtłaczanie do sieci
Wzbogacanie biogazu i wtłaczanie do sieci
Wzbogacanie biogazu i wtłaczanie do sieci
Wzbogacanie biogazu i wtłaczanie do sieci
Wzbogacanie biogazu – metoda SFR
SFR
0,40
m
7
m
 0,14 m
0,7 m
Wzbogacanie biogazu (PG)
Metoda SFR – wirującej
cieczy
Element dyspergujący
Wzbogacanie biogazu - badania
Usuwanie CO2 dla
200 m3 biogazu/h.
Ekonomia biogazu
• W budżecie biogazowni należy uwzględnić dochody ze
sprzedaży następujących produktów:
• energii elektrycznej wraz z przynależnymi certyfikatami
pochodzenia;
• nadmiarowego ciepła;
• pofermentu jako doskonałego nawozu; oraz
• opłatę za utylizację różnych odpadów organicznych.
Ekonomia biogazu
Wnioski
• Kluczowym czynnikiem ekonomii inwestycji biogazowej
jest koszt produkcji biogazu, w tym głownie dobór
mieszaniny substratów (ujemna cena odpadów miejskich)
• Najbardziej efektywnym sposobem utylizacji biogazu
w przypadku małych biogazowni jest kogeneracja,
z wykorzystaniem ciepła w najbliższej okolicy.
• Dla dużych producentów biogazu lepszą opcją jest
wzbogacanie i wtłaczanie biometanu do sieci lub
wykorzystanie jako paliwo transportowe.
• System wsparcia znacząco wpływa na poziom dochodów
(i zysku).
Thanks for attention