Spalanie Biomasy Ocena projektu

Spalanie Biomasy Ocena projektu
Szkolenie w zakresie oceny projektów Czystej Energii
Ciepłownia na biomasę, Szwecja
Zdjęcie Credut: Bioenerginovator
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Zagadnienia
• Podstawy systemów
spalania biomasy
• Prezentacja kluczowych kwestii
w analizie projektów spalania
biomasy
• Wprowadzenie do modułu spalania biomasy programu
RETScreen®
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Co zapewniają systemy spalania
biomasy?
• Ciepło dla

Mieszkalnictwa

Budownictwa społecznego

Procesów przemysłowych
Ciepłownia, dostarczanie ciepła dla Rapeseed, Niemcy
…ale również…

Tworzenie nowych miejsc
pracy

Wykorzystanie odpadów
biomasowych

Możliwość zastosowania
w sieciowych systemach
cieplnych i odzyskiwania
ciepła odpadowego
Zdjęcie: Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwork
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
System spalania biomasy opis
• Ciepłownia


Odzysk ciepła odpadowego
Pakowanie w bele drobnych odpadów drzewnych, Finlandia
Spalanie biomasy dla pokrycia
zapotrzebowania bazowego

Systemy szczytowe

Rezerwa systemowa
• System dystrybucji ciepła


Ciepła woda na zasilaniu, woda
schłodzona na powrocie
Dla pojedynczych budynków lub
dla systemu ciepłowniczego
Zdjęcie: Bioenergia Suomessa
• Zaopatrywanie w paliwo

Zbiórka, składowanie i transport

Zautomatyzowane przenoszenie paliwa z zasobnika do spalania
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
System spalania biomasy opis (cd.)
Dostarczanie biomasy
(wsad)
Kocioł rezerwowy
Zasilanie ciepłą
i szczytowy
wodą
System
odprowadzania
spalin i komin
Wymiennik
ciepła
Odpylanie
Magazynowanie
biomasy
(wsadu)
Pobieranie biomasy
(wsadu)
Przesył
Komora paleniskowa
Odpopielanie i składowanie popiołu
Schemat: Przewodnik inwestora. Małe Komercyjne Systemy Spalania Biomasy NRCan
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Obciążenie szczytowe
a obciążenie podstawowe
Instalacje spalania biomasy mogą być dobierane pod:
•
•
Obciążenie szczytowe

Maksymalizacja zużycia biopaliwa
i minimalizacja zużycia paliw kopalnych

Większy, droższy system

Niska efektywność pracy przy częściowym
obciążeniu jeśli zapotrzebowanie jest zmienne
Obciążenie podstawowe

Praca z wydajnością bliską projektowej,
więc z wysoką sprawnością

Znacznie niższe koszty inwestycyjne

Wymagany system konwencjonalny dla pokrycia
obciążenia szczytowego
Wykres planowanego systemu
OCO
Biomasa
Obciążenie
(Moc)
Szczyt
Zapotrzebowanie
(Energia)
Wykres planowanego systemu
OCO
Biomasa
Obciążenie
(Moc)
Szczyt
Zapotrzebowanie
(Energia)
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Lokalne systemy ciepłownicze
• Ciepło może być dostarczane z ciepłowni do wielu pobliskich
budynków do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej

Izolowane rury stalowe ułożone są na głębokości 0,6 do 0,8 m pod ziemią
• Zalety w porównaniu do instalacji indywidualnych:

Wyższa sprawność

Mniejsza emisja

Bezpieczeństwo

Komfort

Wygoda użytkowania
Elektrociepłownia Miejska
Ciepło sieciowe – rurociąg cieplny
• Wysokie koszty początkowe
• Wymaga większej kontroli
niż systemy
konwencjonalne
Zdjęcie: SweHeat
Zdjęcie: SweHeat
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Biomasa {Paliwo biomasowe}
• Biomasa (wsad) zawiera

Drewno i odpady drzewne (klocki, trociny, pelety,
wióry)

Odpady rolnicze (słoma, sieczka, łupiny, ściółka i
obornik)

Uprawy roślin energetycznych (odmiany topól,
siano, wierzba energetyczna)

Stałe odpady komunalne (MSW)
Drewno do spalania jako biomasa
Zdjęcia: ECOMatters Inc
Łupiny orzechów włoskich do
spalania jako biomasa
• Istotne uwarunkowania

Wartość opałowa i zawartość wilgoci

Pewność, bezpieczeństwo i stabilna cena dostaw

Możliwości transportu i składowania
Zdjęcia: Warren Gretz/ NREL Pix
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Atrybuty środowiskowe biomasy
• Zrównoważona zbiórka biomasy:

Wióry drewna
Zerowa emisja gazów cieplarnianych
• Niska zawartość siarki zmniejsza ilość
kwaśnych deszczy
• Lokalna emisja substancji
zanieczyszczających powietrze

Cząstki stałe (sadza)

Zanieczyszczenia gazowe

Związki kancerogenne

Może być przedmiotem regulacji
co do dopuszczalnych wartości emisji
substancji szkodliwych do atmosfery
Zdjęcia: Bioenerginovator
Wytłoki trzciny cukrowej
Zdjęcie: Warren Gretz/NREL Pix
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Przykłady spalania biomasy
Koszty instalacji
• Dla instalacji o mocy
150 kW do ogrzewania
budynków o
powierzchni 800 m2:
• Wysokie nakłady
inwestycyjne,
potencjalnie niskie
koszty paliwa:
Olej opałowy
Wióry drewna
21 000 $
80 000 $
1 000 $
8 000 $
18 000 $
1 700 $
Cena
Koszt ciepła
($/GJ)
0,08$/kWh
22,50
Propan
0,40$/l
15,60
Olej opałowy
0,30$/l
8,50
0,20$/m3
5,80
Odpady młyńskie
10$/t
1,70
Wióry drewna
40$/t
6,70
Nakłady
inwestycyjne
Roczne koszty EiK
Roczne koszty
paliwa
En. elektryczna
Gaz
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Uwarunkowania projektu
spalania biomasy
• Dostępność, jakość i cena biomasy w stosunku do paliw
kopalnych

Przyszłe nie-energetyczne wykorzystanie biomasy (np. pulpa)

Kontrakty długoterminowe
• Możliwa powierzchnia pod dostawy, składowanie
i duże kotły
• Wymagana niezawodna i wyspecjalizowana obsługa

Zaopatrzenie w paliwo oraz obsługa odpopielania
• Przepisy środowiskowe dotyczące jakości powietrza
i zagospodarowania popiołu
• Ubezpieczenie i zagadnienia bezpieczeństwa
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Przykłady: Austria, Niemcy i Słowenia
Zbiorowe systemy energetyczne
Automatyczny załadunek wsadu
• Grupy budynków zawierające
szkoły, szpitale i skupiska
mieszkalne
Zmiana zasilania ciepłowni z paliw kopalnych na
biomasę , Słowenia
Kocioł na drewno
Zdjęcie: Centrales Agrar-RohstoffMarketing-und Entwicklungs-Netzwerk
Zdjęcie: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Przykład: Kanada
Budynki użyteczności publicznej i handlowo
usługowe
• Indywidualne budynki mogą być zaopatrywane
w ciepło z własnych kotłowni opalanych biomasą

Użyteczność publiczna: szkoły, szpitale, budynki miejskie

Budynki handlowo usługowe: magazyny, garaże, itp.
Niewielki, komercyjny system ogrzewania, Kanada
Zdjęcie: ECOMatters Inc.
Zdjęcie: Grove Wood Heat
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Przykłady: Brazylia i USA
Ciepło technologiczne
• Zwykle wykorzystywane tam gdzie jest produkowana
biomasa i wymagane jest ciepło technologiczne

Tartaki, cukrownie i wytwórnie wódki, produkcja mebli oraz suszarnie w
procesach rolniczych.
Trzcina cukrowa dla ciepła
procesowego, Hawaje
Zdjęcie: Warren Gretz/ NREL Pix
Wytłoki trzciny cukrowej do procesów
cieplnych w młynie, Brazylia
Zdjęcie: Ralph Overend/ NREL Pix
Wnętrze komory
paleniskowej
Zdjęcie: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
RETScreen® Moduł Spalania Biomasy
• Analiza produkcji energii w dowolnym miejscu na świecie,
koszt w okresie żywotności i
redukcja gazów cieplarnianych
Od pojedynczych budynków do
dużych zgrupowań z siecią cieplną
 Biomasa w obciążeniu szczytowym,
jako rezerwa oraz w odzysku ciepła
odpadowego
 Wymiarowanie i oszacowanie kosztów
rurociągów sieci ciepłowniczej

• Obecnie niedostępne analizy:

Dużych ciepłowni (> 2,5 MW)

W zamian dostępny model CHP
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
RETScreen® Spalanie
biomasy Obliczenia
energetyczne
Wyznaczenie
ekwiwalentu ilości
stopniodni sezonu
grzewczego
Obliczenie
zapotrzebowania
szczytowego
Określenie zapotrzebowania, krzywej
obciążenia i ilości godzin
pracy przy pełnym
obciążeniu
Wyznaczenie całkowitego
zapotrzebowania na
energię
Określenie konfiguracji
energetycznej
Dobór rurociągów
sieci cieplnej
Sprawdź e-Podręcznik
Ocena projektów w zakresie Czystej Energii:
RETScreen® Projektowanie i Przykłady
Wyznaczenie ilości
paliwa
Rozdział: Spalanie biomasy
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Przykłady weryfikacji modelu
RETScreen® Spalanie biomasy
• Wyznaczenie krzywej

Porównano ze
Szwedzkim modelem
DD-IL dla 4 miast w
Europie i Ameryce
Północnej
• Dobór rurociągów
sieci ciepłowniczej

Porównanie z
programem ABB R22 z
dobrym rezultatem
% obciążenia szczytowego
obciążenia
Krzywa przebiegu obciążenia – Uppsala, Szwecja
100
80
RETScreen
DD-IL
60
40
20
0
0
2 000
4 000
Liczba godzin
6 000
8 000
• Wartość opałowa drewna


Porównano z 87 próbkami kory drzewnej ze wschodniej Kanady
®
RETScreen oszacowuje wartość opałową dla odpadów drzewnych z dokładnością
5% dla danych z próbek
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Wnioski
• Koszt energii cieplnej z biomasy może być znacznie
niższy od kosztu ciepła konwencjonalnego, nawet
biorąc pod uwagę wyższe koszty początkowe
systemów biomasowych
• RETScreen® określa krzywą obciążenia, wymaganą
moc instalacji biomasowej i instalacji szczytowej oraz
dobiera rurociągi sieci ciepłowniczej przy użyciu
minimalnej ilości danych wejściowych
• RETScreen® znacznie obniża koszty opracowania
wstępnego studium wykonalności
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.
Pytania?
Spalanie biomasy
RETScreen® International Ocena projektów Czystej Energii
Dla uzyskania dodatkowych informacji zapraszamy do odwiedzenia strony
internetowej RETScreen
www.retscreen.net
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.