ˇˆ˙ -...
25
! "#!" $ % !& & ’ &&&& ! # & (!"
Transcript of ˇˆ˙ -...
����������� ��������������������������������
�������������������������� ������ ��������������!�� ��������������� ���������������"���� �����# ��!"�������������������� ������������������������������� �������
$� %���������������������� ������ ��!��&������ &����������������� �
'� ��� ��&����&�&�����������&��������������� �����������������!����������������������#�&������������ ������(���!���"�
������������������������ ������ ��������������!�� ��������������� ���������������"���� �����# ��!"�������������������� ������������������������������� �������
Katarzyna SIEJKA – Wodoci�gi i Kanalizacja Sp. z o.o. (WiK Sp. z o.o.)
Mariusz TA�CZUK – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Roman ULBRICH – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Miejska oczyszczalnia �cieków w OpoluOpoleOpole sewage treatment plantsewage treatment plant
Na terenie Oczyszczalni �cieków w Opolu w 1996 roku zabudowany został układ skojarzony do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w postaci gor�cej wody
Konfiguracja:W zakresie ciepła:Współpraca z istniej�cym układem kotłów wodnych opalanych biogazem:− Produkcja gor�cej wody dla celów technologicznych,− Produkcja gor�cej wody o temperaturze 90 oC na cele c.o. oraz c.w.u.
W zakresie energii elektrycznej:Produkcja energii elektrycznej na cele własne
Układ skojarzony:Dwa agregaty pr�dotwórcze nap�dzane silnikami spalinowymi wraz z zespołem wymienników ciepła
Gaz fermentacyjny (biogaz) wytwarzany podczas przeróbki osadów �ciekowych powstaj�cych w procesie oczyszczania �cieków
Paliwo:
Budynek kotłowni wraz z hal� układu CHP
Schemat instalacji kogeneracyjnej
Uproszczony schemat technologicznyPictorial diagram of the electricity and heat production system
GASWATERBOILER
GASWATERBOILER
ENGINEno. 2
ENGINEno.1
CHP unitWATER BOILERS
W -
W
Hot Water Supply
Hea
tou
tput
(to d
ivid
ers)
Ele
ctric
pow
er o
utpu
t
BiogasGASHOLDER
W -
E
W -
W
Hot Water Return
W -
E
Biogas
from WKF
Exhaust gasto chimney
Parametry techniczne układu skojarzonego:Date of start-up: beginning of the year of 1996
Type: 2 self-contained aggregates „WOLA”, each consists of:- liquid-cooled 4-stroke unsupercharged S.I. engine fuelled with
biogas produced in the process of sludge treatment- heat recovery system- generator
Parameters: (in standard ISO conditions):- rated power output: 200 kWel / 341 kWt- biogas consumption: 100 m3
n /h,- maximum exhaust gas temperature: 580 oC.
Prezentacja danych dotycz�cych pracy silników
• Dane eksploatacyjnez okresu od stycznia 1998 do grudnia 2001
• produkcja ciepła• produkcja i zakup energii elektrycznej
• Wska�niki pracy silników• sprawno�� produkcji energii elektrycznej• wska�nik zu�ycia paliwa• wska�nik zu�ycia oleju
Produkcja ciepła
0
200
400
600
800
1 000
1 200
1 400
1 600
1 800
sty-
98lu
t-98
mar
-98
kwi-9
8m
aj-9
8cz
e-98
lip-9
8si
e-98
wrz
-98
pa�-
98lis
-98
gru-
98st
y-99
lut-9
9m
ar-9
9kw
i-99
maj
-99
cze-
99lip
-99
sie-
99w
rz-9
9pa�-
99lis
-99
gru-
99st
y-00
lut-0
0m
ar-0
0kw
i-00
maj
-00
cze-
00lip
-00
sie-
00w
rz-0
0pa�-
00lis
-00
gru-
00st
y-01
lut-0
1m
ar-0
1kw
i-01
maj
-01
cze-
01lip
-01
sie-
01w
rz-0
1pa�-
01lis
-01
gru-
01
Cał
kow
ita p
rodu
kcja
cie
pła,
GJ
Silniki (nr 1 + nr 2)Kocioł nr 3Kocioł nr 2Kocioł nr 1
Roczna produkcja ciepła (�rednia z 4 lat):
Kotły: 4 850 GJUkład CHP: 13 474 GJ
Produkcja i zakup energii elektrycznej
Rocznie (�rednia z 4 lat):
Produkcja 1 466 561 kWhZakup: 1 580 892 kWh
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
350 000
sty-
98lu
t-98
mar
-98
kwi-9
8m
aj-9
8cz
e-98
lip-9
8si
e-98
wrz
-98
pa�-
98lis
-98
gru-
98st
y-99
lut-9
9m
ar-9
9kw
i-99
maj
-99
cze-
99lip
-99
sie-
99w
rz-9
9pa�-
99lis
-99
gru-
99st
y-00
lut-0
0m
ar-0
0kw
i-00
maj
-00
cze-
00lip
-00
sie-
00w
rz-0
0pa�-
00lis
-00
gru-
00st
y-01
lut-0
1m
ar-0
1kw
i-01
maj
-01
cze-
01lip
-01
sie-
01w
rz-0
1pa�-
01lis
-01
gru-
01
Ener
gia
elek
tryc
zna,
kW
hZakup z ZE
Produkcja przez Silniki
Sprawno�� produkcji energii elektrycznej
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35Ja
nuar
y 19
98Fe
brua
ry 1
998
Mar
ch 1
998
Apr
il 19
98M
ay 1
998
June
199
8Ju
ly 1
998
Aug
ust 1
998
Sep
tem
ber 1
998
Oct
ober
199
8N
ovem
ber 1
998
Dec
embe
r 199
8Ja
nuar
y 19
99Fe
brua
ry 1
999
Mar
ch 1
999
Apr
il 19
99M
ay 1
999
June
199
9Ju
ly 1
999
Aug
ust 1
999
Sep
tem
ber 1
999
Oct
ober
199
9N
ovem
ber 1
999
Dec
embe
r 199
9Ja
nuar
y 20
00Fe
brua
ry 2
000
Mar
ch 2
000
Apr
il 20
00M
ay 2
000
June
200
0Ju
ly 2
000
Aug
ust 2
000
Sep
tem
ber 2
000
Oct
ober
200
0N
ovem
ber 2
000
Dec
embe
r 200
0Ja
nuar
y 20
01Fe
brua
ry 2
001
Mar
ch 2
001
Apr
il 20
01M
ay 2
001
June
200
1Ju
ly 2
001
Aug
ust 2
001
Sep
tem
ber 2
001
Oct
ober
200
1N
ovem
ber 2
001
Dec
embe
r 200
1
Ele
ctri
cal e
ffici
ency
of t
he c
o-ge
n sy
stem
Wska�nik jednostkowego zu�ycia paliwa, m3n/kWhel
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20Ja
nuar
y 19
98Fe
brua
ry 1
998
Mar
ch 1
998
Apr
il 19
98M
ay 1
998
June
199
8Ju
ly 1
998
Aug
ust 1
998
Sep
tem
ber 1
998
Oct
ober
199
8N
ovem
ber 1
998
Dec
embe
r 199
8Ja
nuar
y 19
99Fe
brua
ry 1
999
Mar
ch 1
999
Apr
il 19
99M
ay 1
999
June
199
9Ju
ly 1
999
Aug
ust 1
999
Sep
tem
ber 1
999
Oct
ober
199
9N
ovem
ber 1
999
Dec
embe
r 199
9Ja
nuar
y 20
00Fe
brua
ry 2
000
Mar
ch 2
000
Apr
il 20
00M
ay 2
000
June
200
0Ju
ly 2
000
Aug
ust 2
000
Sep
tem
ber 2
000
Oct
ober
200
0N
ovem
ber 2
000
Dec
embe
r 200
0Ja
nuar
y 20
01Fe
brua
ry 2
001
Mar
ch 2
001
Apr
il 20
01M
ay 2
001
June
200
1Ju
ly 2
001
Aug
ust 2
001
Sep
tem
ber 2
001
Oct
ober
200
1N
ovem
ber 2
001
Dec
embe
r 200
1
Inde
x of
uni
tary
bio
gas
cons
umpt
in, m
3 n/k
Wh
el
Wska�nik zu�ycia oleju smarnego, mlitr/kWhel
1,912 1716 404 251Razem
2,32 3211 013 5872001
2,03 1151 582 2962000
1,93 2021 658 6521999
1,72 7331 611 7081998
~ 0,35
1,5800538 0081997
nowe silniki zachodnie o zbli�onej mocy
(warto�� katalogowa odpowiadaj�ca obci��eniu
znamionowemu w warunkach znamionowych pracy, ±20%)
Silniknr 1 + nr 2 (ł�cznie)
Silniknr 1 + nr 2(ł�cznie)
Wska�nik zu�ycia oleju,mlitry/kWhel
Zu�ycie oleju,
litry
Energia elektryczna,
kWhel
Rok
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
1997 1998 1999 2000 2001
Inde
x of
lubr
icat
ion
oil c
onsu
mpt
ion
of th
e co
-gen
sys
tem
,(c
o , 1
0-3 li
ter/k
Whe
l )
engine no.1and no.2together
“catalogue”enginesoperated atrated load
Wyniki analizy ekonomicznej-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
year
thou
sand
s E
UR
Simple return (repayment of the loan cancelled in 70%)
NPV (d = 10%, repayment of the loan cancelled in 70%)
NPV (d = 10%, all the loan repaid)
NPV (d = 15%, repayment of the loan cancelled in 70%)
investmentperiod
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
IRR
, IR
R -
r
IRR
IRR - d, (d = 10%
IRR - d, (d = 15%)
IRR, (all the loan repaid)
IRR - d, (d = 10%, all the loan repaid)0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
DP
BT DPBT, (d = 10%)
DPBT, (d = 15%)
DPBT, (d = 10%, all the loan repaid)
Wska�nik rocznych kosztów utrzymania i serwisu, US$/kWhel
0,011
0,0000,0020,0040,0060,0080,0100,0120,0140,0160,018
Wsk
a�ni
k ro
czny
ch k
oszt
ów
utrz
yman
ia i
serw
isu,
US
$/kW
h el 1997 1998 1999 2000 2001
Silnik nr 1 i nr 2 (razem) - dla kolejnych lat eksploatacjiSilnik nr 1 i nr 2 (razem) - �rednia w g danych ł�cznie z 5 lat ekploatacji
Silniki zachodnie (w arto�� min. i max.) - dane literaturow e
Wnioski
1. Przeprowadzona analiza wskazuje jednoznacznie na bardzo du�� opłacalno��zastosowania układu CHP zasilanego biogazem pomimo niezbyt wysokich wska�ników technicznych eksploatowanych agregatów kogeneracyjnych.
2. Po prawie 10 latach eksploatacji nast�piło ju�widoczne obni�enie sprawno�ci układu i jego efektywno�ci technicznej. W dalszej eksploatacji mo�e to skutkowa� znacznym podwy�szeniem kosztów remontów i zu�ywanych materiałów smarnych a tak�e zmniejszaniem si� ilo�ci produkowanej energii elektrycznej i ciepła.
Zamierzenia
1. Konieczno�� wymiany układu CHPa) Okre�lenie aktualnej poda�y biogazu z
uwzgl�dnieniem planowanej rozbudowy oczyszczalni.b) Dobór i konfiguracja nowego układu – analiza
techniczno-ekonomiczna opłacalno�ci.c) Realizacja inwestycji.
Spodziewany okres zwrotu nakładów inwestycyjnych:DPB: 3-4 lat.
Finansowanie inwestycji: �ródła preferencyjne, fundusze unijne.
Spodziewane efekty energetyczne: wzrost sprawno�ci wykorzystania energii chemicznej paliwa o ok. 10%
Realizacja programu w oparciu o współprac� Spółki (WiK Sp. z o.o.), Politechniki Opolskiej oraz Urz�du Miasta Opole.
��������������� �������������������� &����������������� �
Krzysztof TRINCZEK – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Mariusz TA�CZUK – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Roman ULBRICH – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Główne cele projektu
1. Opracowanie metody szacowania potencjału energetycznego biomasy na terenach gmin i innych jednostek terytorialnych
2. Przeprowadzenie analizy szacowania dla wybranych gmin
3. Wst�pny dobór mocy reaktorów do produkcji biogazu oraz układów skojarzonych – analizy techniczno-ekonomiczne
Algorytm szacowania potencjału
Informacje z gminyInformacje z gminy
Wielko�� zbiorówWielko�� zbiorów
Ilo�� energiiIlo�� energii
Ilo�� energiiIlo�� energii
Ilo�� energiiIlo�� energii
Ilo�� energii
PlonPlon
Wła�ciwo�ci fiz-chemWła�ciwo�ci fiz-chem
Sprawno�� urz�dzeSprawno�� urz�dze
Narz�dzia ekomom.Narz�dzia ekomom.
Weryfikacja w terenieWeryfikacja w terenie
Teoretyczny
Techniczny
Ekonomiczny
U�ytkowy
Popielów
0,79
8,15
0,11
0,22 0,15
32,68
0,31
22,76
13,154,32
3,91
0,00
Łubniany
0,71
6,02
0,00
0,230,15
19,49 0,32
36,21
9,11
4,29
2,50
0,00
Ozimek
1,46
7,37
0,00
0,54
0,14
7,860,77
24,24
11,34 2,38
1,16
0,01
Turawa
0,79
8,73
0,03
0,24 0,17
20,680,34
15,70
9,05 3,70
2,81
0,00
Murów
0,48
11,84
0,00
0,160,09
5,76
0,22
17,40
8,93
1,19
0,78
0,01
Chrz�stowice
0,49
3,41
0,00
0,17 0,09
10,91 0,24
18,19
7,97
2,98
1,43
0,00
Dobrze Wielki
1,02
0,00
1,97
3,47
8,14
20,59
0,5115,08
0,14
0,36
0,01
3,35
Mapa potencjału energetycznego biomasy w powiecie opolskim
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500G
łogó
wek
Bia
łaN
amys
łów
Ole
sno
Str
zelc
e O
p.G
rodk
ówK
lucz
bork
Woł
czyn
Pop
ieló
wB
rani
ceB
yczy
naG
orzó
w �
l.D
obro
dzie�
Kie
trz
Kor
fant
ówS
trze
lecz
kiO
pole
Głu
bczy
ceR
udni
kiD
omas
zow
ice
Cis
ekN
ysa
Otm
uchó
wR
e�sk
a W
ie�
Pru
dnik
Łubn
iany
Pok
ójO
zim
ekLa
sow
ice
W.
Lubs
zaP
rósz
ków
Izbi
cko
Paw
łow
iczk
iR
adłó
wC
hrz�
stow
ice
D�br
owa
Pra
szka
Dob
rze�
W.
Le�ni
caK
rapk
owic
e�
wie
rczó
wTu
raw
aU
jazd
Lew
in B
rzes
kiM
urów
Nie
mod
linW
alce
Zaw
adzk
ieS
karb
imie
rzLu
brza
Głu
choł
azy
Pac
zków
Wilk
ówO
lsza
nka
Jem
ieln
ica
Tarn
ów O
.Z�
bow
ice
Pak
osła
wic
eP
olsk
a C
er.
Łam
bino
wic
eB
abor
ówG
ogol
inK�dz
ierz
yn-K
.K
olon
owsk
ieS
koro
szyc
eZd
zies
zow
ice
Bie
raw
aK
ompr
achc
ice
Kam
ienn
ikTu
łow
ice
Brz
eg -
mia
sto
Gmina
Wie
lko�� r
eakt
ora
do p
rodu
kcji
biog
azu
[m3 ]
������� �� ���������������� !�����"��#���
$�%����� ��������&'!�����"��#��(������������������
&�%������ �����"� )��� ��&'!���������& ! ������ &'!*�
Wyznaczone wielko�ci urz�dzedo produkcji biogazu
Zamierzenia
1. Wyznaczenie potencjału ekonomicznego i u�ytkowego biomasy dla wybranych gmin.
2. Dobór urz�dze do produkcji biogazu oraz ciepła i energii elektrycznej
Realizacja programu w oparciu o współprac� Politechniki Opolskiej oraz Urz�dów Miast i Gmin.
��� ��&����&�&�����������&��������������� �����������������!����������������������#�&������������ ������(���!���"�
Mariusz TA�CZUK – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Roman ULBRICH – Katedra In�ynierii �rodowiska, Politechnika Opolska
Zamierzenia
1. Opracowanie i przeprowadzenie programu termomodernizacjidla modernizowanego kampusu Politechniki Opolskiej (byłe koszary wojskowe).Kompleks 32 budynków.Ł�czna powierzchnia u�ytkowa: ok. 30.000 m2
Finansowanie inwestycji: �ródła preferencyjne, fundusze unijne, Bud�et Pa�stwa.
Spodziewane efekty energetyczne: zmniejszenie zapotrzebowania na no�niki ciepło o ok. 30-40%
Realizacja programu w oparciu o Politechniki Opolskiej oraz Urz�du Miasta Opole.
