Technologie mikro-kogeneracji oparte na biogazie

Technologie
mikro-kogeneracji
oparte na biogazie
dr inż. Rafał Lewicki
mgr Łukasz Kowalczyk
DYREKTYWA 2004/8/WE
PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 11 lutego 2004 r.
w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu
o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii
oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ZAŁĄCZNIK I
a) turbina gazowo-parowa z odzyskiwaczami ciepła
b) turbina parowa przeciwprężna
c) turbina parowa upustowo-kondensacyjna
d) turbina gazowa z odzyskiwaczami ciepła
e) silnik spalinowy
f) mikroturbiny
g) silniki Stirlinga
h) ogniwa paliwowe
i) silniki parowe
j) organiczny obieg Rankine’a
k) pozostałe rodzaje technologii lub ich kombinacje spełniające definicję
przedstawioną w art. 3 lit. a)
< 50 kW
SILNIKI SPALINOWE
• Silnik spalania wewnętrznego
• Wymagane:
– stabilne parametry gazu
– oczyszczanie gazu
•
•
•
•
•
Odbiór ciepła z chłodzenia silnika i spalin
Efektywność w kogeneracji ok. 80%
Stosunkowo niski koszt kapitałowy
Sprawdzona technologia
Wymaga regularnej i okresowej obsługi
MIKROTURBINY GAZOWE
• Silnik spalania wewnętrznego
• Wymagane:
– stabilne parametry gazu
– oczyszczanie gazu
– sprężanie gazu
•
•
•
•
Odbiór ciepła ze spalin
Efektywność w kogeneracji ok. 80%
Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe i napraw
Nie wymaga częstej obsługi
SILNIKI STIRLINGA
• Silnik spalania zewnętrznego
• Wymagane:
– parametry gazu w szerokim zakresie
– niekiedy oczyszczanie gazu
•
•
•
•
Odbiór ciepła z układu chłodzenia i spalin
Efektywność w kogeneracji > 90%
Stosunkowo niskie koszty kapitałowe i napraw
Nie wymaga częstej obsługi
ORC
• Turbina napędzana płynem
organicznym
• Wymagane:
– źródło ciepła (gazy spalinowe, spalanie biomasy,
instalacja geotermalna, słońce)
•
•
•
•
•
Odbiór ciepła z kondensera
Stosunowo niska efektywność w kogeneracji
Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe
Nie wymaga częstej obsługi, niezawodna
Niski poziom oddziaływania na środowisko
MIKROTURBINY PAROWE
www.greenturbine.eu
• Turbina poruszana parą wodną
• Wymagane:
engineer.euweb.cz
– źródło ciepła (gazy spalinowe, spalanie biomasy, słońce)
– para wodna pod ciśnieniem (10 -12 bar abs.)
•
•
•
•
Odbiór ciepła z kondensera
Stosunowo niska efektywność w kogeneracji (ok. 60%)
Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe
Niewiele rozwiązań komercyjnych, więcej w fazie
badawczo-rozwojowej
OGNIWA PALIWOWE
www.firstfuelcells.com
• Przetwarzanie energii chemicznej
w elektryczną
• Wymagane paliwo:
– Wodór, metanol – niskotemperaturowe
– Metanol, kwas fosforowy, TSOFC, MCFC –
wysokotemperaturowe
• Efektywność: 20 – 90%
• Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe
• Niewiele rozwiązań komercyjnych, więcej w fazie
badawczo-rozwojowej
OGNIWA
TERMOELEKTRYCZNE
physicsworld.com
• Konwersja termojoniczna
• Efektywność 10%
• Zjawisko Seebeck’a
– efekt powstawania różnicy potencjałów elektrycznych na
styku metali lub półprzewodników
• Wysokie koszty kapitałowe
• Faza badawczo-rozwojowa
MIKROKOGENERACJA - KORZYŚCI
• Układy hybrydowe
– Jednoczesne zastosowanie kilku technologii,
wzajemnie się uzupełniających
– Minimalizacja strat energii
– Ciągłość pracy
•
•
•
•
•
•
Lokalna generacja energii elektrycznej i cieplnej
Bezpieczeństwo energetyczne kraju
Minimalizacja strat przesyłu energii
Zainteresowanie właściciela instalacji utrzymaniem ruchu
Oszczędności w budżecie
Generacja miejsc pracy (instalacja, obsługa)
GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE
CIEPŁA...
• Warunki techniczne
–
–
–
–
dobór technologii
bilans energetyczny
wykonalność instalacji
transport ciepła i elektryczności
• Uwarunkowania nie-techniczne
–
–
–
–
ekonomika projektu
lokalizacja
możliwości wykorzystania ciepła i elektryczności w gospodarstwie
miejscowe przedsiębiorstwa wykorzystujące ciepło
• Przykład:
– odzysk ciepła z MikroCHP (silnik Stirlinga)
– suszenie drewna
GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE
CIEPŁA W ROLNICTWIE
•
•
•
•
Suszenie
Podgrzewanie
Ogrzewanie
Generacja chłodu
•
•
•
•
•
•
•
Utrzymywanie stałej temperatury w komorze fermentacyjnej
Szklarnie, tunele
Suszenie owoców, siana, słomy, ziarna, drewna, grzybów
Hodowla ryb
Klimatyzacja pomieszczeń hodowlanych
Przechowywanie i magazynowanie
.........
TARYFY GWARANTOWANE: FIT - UK
Koniec 2013:
2,2 GW mocy zainstalowanej (1,9 GW PV)
448 222 instalacji
(99% PV)
instalacje domowe
66% (1,5 GW)
96% ogólnej ilości instalacji
Mikro CHP pilot <= 2 kW (UK)
• 2013:
• Ilość instalacji
• Moc zainstalowana
448 222
2 231 073 kW
= 1,05%
= 0,02%
2010
2011
2012
2013
Moc
zainstalowana
kW
22
323
429
482
Liczba
instalacji
No
22
322
423
473
WYSOKOŚĆ TARYF GWARANTOWANYCH
• https://www.gov.uk/feedin-tariffs/overview
• Sprzedaż do sieci nadmiaru
energii
• Taryfa eksportowa – 4,5 pensa/kWh
(22,5 groszy/kWh)
• Dla instalacji zakwalifikowanych do
FIT po 1 sierpnia 2012
• Taryfa eksportowa – 3,2 pensa/kWh
(16 groszy/kWh)
• Dla instalacji zakwalifikowanych do
FIT przed 1 sierpnia 2012
• Projekt ACUMEN
LIFE+ Agencji Środowiska Anglii i Walii
• Zademonstrowanie sposobów redukcji emisji metanu i wykorzytsania
biogazu z zamkniętych składowisk odpadów komunalnych (2012 – 2015)
• www.environment-agency.gov.uk/acumen
• Zastosowanie i sprawdzenie w praktyce
istniejących i nowatorskich technologii
• Określenie możliwości technicznych i ekonomicznych
zastosowania wybranych technologii
• Model analizy kosztów i korzyści
• Odniesienie do zmian klimatu
• MIKRO KOGENERACJA – TESTY W PRAKTYCE
• Dostępne technologie 
• Warunki do zastosowania technologii
– Techniczne 
– Nie-techniczne (ekonomiczne, prawne)?
– Mechanizmy motywujące do działania ?
DZIEKUJĘ ZA UWAGĘ