Warunki funkcjonowania kotłowni wykorzystującej biomasę w

Warunki funkcjonowania kotłowni wykorzystującej biomasę w aspekcie optymalizacji produkcji energii z O
30 marca 2011
Autor
Rafał Szymanowicz
„ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Zakład Techniki Cieplnej
Produkcja energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych opiera się na regulacjach prawnych, w
szczególności na Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie
szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw
pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej oraz zakupu energii elektrycznej i ciepła
wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych
dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii z
późniejszymi zmianami (Dz.U. Nr 156, poz. 969, 2008 r., Dz.U. Nr 34, poz. 182, 2010 r.) [1].
W 2011 r. zostanie wprowadzony nowy akt prawny, który zastąpi Rozporządzenie [1], a
obecnie dostępny jest jego projekt [2].
Jedną z istotnych zmian mających wpływ na warunki produkcji energii ze źródeł odnawialnych
po wejściu w życie nowego Rozporządzenia będzie wprowadzenie definicji biomasy leśnej. Ma
ono na celu wyraźne wyznaczenie granicy przedmiotowego rodzaju biomasy, tak aby nie było
problemu z jej określeniem (co w praktyce wielokrotnie miało miejsce). Inną istotną zmianą jest
zwiększenie dostępności biomasy leśnej przeznaczonej do energetycznego wykorzystania.
Wprowadzono m.in. możliwość energetycznego wykorzystania biomasy w jednostkach
wytwórczych, w których spalania jest biomasa wspólnie z innymi paliwami po roku 2014 - w
świetle obowiązującego Rozporządzenia [1] jest to niemożliwe. Obowiązek spalania określonej
ilości biomasy innej niż pochodzenia leśnego ma istotny wpływ na technologię procesu
wytwarzania oraz rozliczania produkcji. W związku z powyższym produkcja energii odnawialnej
z biomasy może być realizowana w kilku wariantach.
Podstawowym sposobem produkcji energii odnawialnej jest prowadzenie procesu w oparciu o
wspólne spalanie biomasy z węglem. Przeprowadzone badania i pomiary wykazały, że w
kotłach zaprojektowanych do spalania węgla można efektywnie spalać biomasę z węglem pod
warunkiem zachowania odpowiedniego (niewielkiego) udziału biomasy. Jednak w celu
rozpoczęcia produkcji energii odnawialnej w procesie wspólnego spalania węgla i biomasy
niezbędne jest przystosowanie obiektu do prowadzenia rozliczeń zgodnie z zasadami ujętymi w
polskim prawie. Zgodnie z projektem Rozporządzenia [2] do energii wytworzonej w
odnawialnych źródłach energii zalicza się energię elektryczną lub ciepło obliczoną na podstawie
iloczynu udziału zużytej energii chemicznej biomasy w stosunku do energii chemicznej
wszystkich paliw i produkcji energii elektrycznej brutto, o ile udział wagowy biomasy leśnej w
łącznej masie biomasy dostarczonej do procesu spalania wynosi nie więcej niż: 70% w 2011 r.,
60% w 2012 r., 50% w 2013 r., 40% w 2014 r., 30% w 2015 r. oraz 25% w latach 2016 – 2019.
Biorąc pod uwagę wymagania polskiego prawa niezbędne jest dostosowanie układu
paliwowego w taki sposób, aby możliwe było oddzielne wyznaczenie zużycia biomasy leśnej od
1/4
Warunki funkcjonowania kotłowni wykorzystującej biomasę w aspekcie optymalizacji produkcji energii z O
30 marca 2011
pozostałej biomasy oraz węgla. W praktyce oznacza to konieczność zabudowy instalacji do
podawania biomasy, wyposażonej w wagę lub dwie wagi podlegające prawnej kontroli
metrologicznej oraz urządzania do poboru próbek.
Jednak najbardziej efektywnym sposobem produkcji energii ze źródeł odnawialnych w procesie
wspólnego spalania węgla i biomasy jest podawanie jej bezpośrednio do komory paleniskowej.
Takie rozwiązanie w przeciwieństwie do klasycznego współspalania ma zdecydowanie więcej
zalet, do których zaliczyć można: bezpieczeństwo pracy instalacji, wysoki udział spalanej
biomasy, wysoką sprawność i brak problemów eksploatacyjnych związanych z dozowaniem
paliwa.
Innym sposobem prowadzenia procesu produkcji rozliczeń jest produkcja energii w oparciu o
układ hybrydowy, jednak w takim przypadku niezbędne jest posiadanie kotła spalającego
wyłącznie biomasę lub przeprowadzenie prac, które wymagałyby gruntownej modernizacji kotła,
np. konwersji na kocioł z stacjonarnym złożem fluidalnym wraz z układem podawania paliwa co
najmniej do jednego z kotłów. Pozostałe kotły produkowałyby energię w taki sam sposób jak
dotychczas, w oparciu o spalanie węgla jako paliwa podstawowego.
W układach hybrydowych można spalać znacznie mniejsze ilości biomasy innej niż leśna w
porównaniu do układów wykorzystujących technologię współspalania biomasy. Zgodnie z
projektem Rozporządzenia [2] do energii wytworzonej w odnawialnych źródłach energii zalicza
się energię elektryczną lub ciepło odpowiadające ilości energii wytworzonej w kotle
wykorzystującym biomasę, o ile udział wagowy biomasy leśnej w łącznej masie biomasy
dostarczonej do procesu spalania wynosi nie więcej niż: 80% w latach 2011 – 2015, 70% - w
2016 i 2017 r., 60% w 2018 r. i 2019 r.
Powyższe zapisy będą dotyczyć jedynie układów o mocy elektrycznej wyższej niż 20 MW. W
pozostałych przypadkach można spalać dowolne rodzaje biomasy. Ponadto w przypadku
oddania do użytku nowej jednostki przed rokiem 2015 r. wymagany udział biomasy innej niż
leśna przyjmowany jest na poziomie z roku 2015 r., a więc 20%.
Rozliczenie produkcji energii ze źródeł odnawialnych w takich układach odbywa się na
podstawie wydajności cieplnej kotłów, która może zostać wyznaczona na podstawie normy [3],
a więc w oparciu o pomiar strumienia, temperatury i ciśnienia wody zasilającej, pary za kotłem,
wody do regulatora wtryskowego i ewentualnie odsolin. Pomiary powinny odbywać się
oddzielnie dla kotła spalającego węgiel i kotła wykorzystującego biomasę.
W obiektach wykorzystujących wyłącznie biomasę podobnie jak w układach hybrydowych w
przypadku oddania kotła do użytku do 2015 r. udział biomasy innej niż leśna wymagany jest na
poziomie co najmniej 20%; również w instalacjach o mocy elektrycznej niższej niż 20 MW
można spalać dowolne rodzaje biomasy. Rozliczenie produkcji energii odnawialnej w takich
układach odbywa się jedynie na podstawie pomiaru produkcji energii elektrycznej brutto.
Innym sposobem wytwarzania energii odnawialnej jest jej produkcja w procesie spalania
mieszanego paliwa wtórnego zawierającego biomasę. Ten sposób wymaga zdecydowanie
niższych nakładów inwestycyjnych od instalacji opisanych wcześniej.
Mieszane paliwo wtórne zdefiniowane w Rozporządzeniach [1, 2] jest niczym innym jak
mieszanką biomasy oraz innych paliw, jednak zgodnie z definicją musi być ono przygotowane
poza jednostką wytwórczą zużywającą to paliwo. Niedopuszczalne jest przygotowywanie
mieszaniny na terenie przedsiębiorstwa zużywającego to paliwo.
Zgodnie z obowiązującymi przepisami dostawca musi dokonać pomiaru masy poszczególnych
paliw wchodzących w skład mieszanego paliwa wtórnego oraz wyznaczyć ich wartość opałową
na podstawie poboru próbek. Do wyznaczenia masy poszczególnych paliw powinny zostać
2/4
Warunki funkcjonowania kotłowni wykorzystującej biomasę w aspekcie optymalizacji produkcji energii z O
30 marca 2011
użyte wagi, np. taśmociągowe lub samochodowe, spełniające wymagania przepisów o miarach,
natomiast wartości opałowe powinny być określane w oparciu o akredytowane procedury
badawcze. Ponadto zalecane jest załączanie do dostaw opracowanej przez Energopomiar
„Karty paliwa”, zawierającej szczegółowe informacje o dostarczanym paliwie. Do obowiązku
podmiotu wytwarzającego energię ze źródeł odnawialnych należy jedynie pomiar masy tego
paliwa w zużyciu.
Należy podkreślić, że układ wykorzystujący mieszane paliwo wtórne nadal jest układem
wykorzystującym technologię wspólnego spalania biomasy z innymi paliwami. W związku z
powyższym wymagane jest spalanie biomasy innej niż leśna w określonym minimalnym udziale
opisanym przy okazji omawiania klasycznego współspalania.
Wyprodukowana energia ze źródeł odnawialnych odpowiada iloczynowi udziału energii
chemicznej biomasy w energii chemicznej wszystkich spalanych paliw i produkcji energii
elektrycznej brutto.
Z przeprowadzonej analizy potencjalnych dostawców wynika duże zainteresowanie dostawami
mieszanego paliwa wtórnego. Większość dużych dostawców jest przygotowana do produkcji
takiego paliwa i posiada urządzenia pomiarowe spełniające wymagania przepisów o miarach.
Ponadto część dostawców paliw korzysta z usług akredytowanych jednostek badawczych w
zakresie poboru i przygotowania próbek laboratoryjnych do badań właściwości chemicznych.
Podsumowując należy stwierdzić, że przystosowanie obiektu do produkcji energii odnawialnej
zgodnie z obowiązującymi przepisami w układach ze wspólnym spalaniem biomasy z paliwami
konwencjonalnymi, hybrydowych, jak i ze spalaniem biomasy jako paliwa podstawowego
wymagają indywidualnego podejścia, wynikającego głównie ze specyfiki technologicznej
danego obiektu. Indywidualnego podejścia wymaga również opracowanie procedur
bilansowania energii odnawialnej. Bywa, że w niektórych przypadkach jest to sprawa bardzo
łatwa do realizacji, natomiast w innych zdecydowanie trudniejsza. W przypadku nowych
instalacji niezbędne jest uwzględnienie w założeniach technologicznych wszystkich wymagań
zawartych w obowiązujących przepisach prawnych - wówczas możliwe jest uzyskanie
optymalnych warunków produkcji, co owocuje bezproblemowym uzyskaniem „zielonych
certyfikatów”.
LITERATURA
[1] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego
zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia,
uiszczenia opłaty zastępczej oraz zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w
odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii
elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii z późniejszymi zmianami (Dz.U. Nr 156,
poz. 969, 2008 r., Dz.U. Nr 34, poz. 182, 2010 r.)
[2] Projekt Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 19 lipca 2010 r. (wersja 1.4) w sprawie
szczegółowego zakresu obowiązku uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw
pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w
3/4
Warunki funkcjonowania kotłowni wykorzystującej biomasę w aspekcie optymalizacji produkcji energii z O
30 marca 2011
odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii
elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii.
[3] Polska Norma: PN-EN 12952-15 „Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze. Część 15:
badania odbiorcze”, październik 2006
[4] Sprawozdania z pomiarów wspólnego spalania węgla i biomasy – opracowania Zakładów
Pomiarowo - Badawczych Energetyki „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
[5] Dokumentacje Uwierzytelniające instalacji do produkcji energii ze źródeł odnawialnych –
opracowania Zakładów Pomiarowo - Badawczych Energetyki „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Artykuł ukazał się w „Power Industry” 1/2011. Referat o tym samym tytule został wygłoszony
podczas konferencji „Nowoczesne kotłownie. Inwestycje i bezpieczeństwo”, 23 - 25 marzec
2011 r., Zawiercie.
4/4