Provjera izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskog ...

Razvitak održivog tržišta toplinske energije iz bioplinskih postrojenja u Europi

Projekt IEE/11/025

Provjera izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskog postrojenja Pisarovina (u fazi planiranja)

Siječanj, 2014.

BiogasHeat Provjera izvedivosti

2

Autori: Energetski Institut Hrvoje Požar, Hrvatska Igor Novko, Željko Plantić i Željka Fištrek Kontakt: Savska cesta 163

10000 Zagreb +385 1 6326 139

[email protected] www.eihp.hr

Izvještaj No. WP 3: D 3.5 Projekt BiogasHeat (Razvitak održivog tržišta toplinske energije iz bioplinskih postrojenja u Europi) podržan je od strane Europske komisije kroz program Inteligentna energija za Europu. Za sadržaj ovog dokumenta odgovorni su jedino autori. Sadržaj nužno ne odražava mišljenje Europske unije. EACI i Europska komisija nisu odgovorni za eventualnu upotrebu informacija sadržanih u materijalu. BiogasHeat web stranica: www.biogasheat.org

Sadržaj

1 Uvod _________________________________________________________ 4

2 Bioplinsko postrojenje Pisarovina - trenutačno stanje _________________ 4

Lokacija _____________________________________________________________ 4

Tehnički podaci planiranog postrojenja ___________________________________ 6

Ekonomski podaci _____________________________________________________ 7

3 Stvarno iskorištenje topline iz postrojenja na bioplin _________________ 9

4 Opis i kratka analiza mogućnosti korištenja toplinske energije _________ 9

5 Zaključak _____________________________________________________ 13


4

1 Uvod

Projekt BiogasHeat bavi se pitanjem učinkovitog korištenja toplinske energije iz postrojenja na bioplin na europskoj, nacionalnoj i projektnoj razini. U sklopu projekta razvija se i primjenjuje niz mjera vezanih za različite politike primjene toplinske energije, najbolju praksu, terenska ispitivanja i provedbu projekta. Posebni ciljevi projekta BiogasHeat su: (1) poduprijeti ekonomski opravdano i održivo korištenje toplinske energije iz postojećih i budućih postrojenja na bioplin koja za sada ostaje neiskorištena, (2) povećati sposobnost prevladavanja glavnih prepreka u nekoliko ciljanih zemalja (Austrija, Češka, Danska, Hrvatska, Italija, Latvija, Njemačka, Poljska i Rumunjska) putem posebnih mjera, uključujući analizu tehničkih mogućnosti, studije izvodljivosti, poduzetnički strateški razvoj poslovnih projekata i terenska ispitivanja i (3) povećati kapacitete kroz obuku, usavršavanje vještina i prijenos znanja.

Provjere izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskih postrojenja jedna su od glavnih aktivnosti projekta, a njihov cilj je pružiti operatorima bioplinskih postrojenja, postojećih ili budućih, uvid u opcije iskorištenja toplinske energije koje su im na raspolaganju te analizirati primjenjivost odabranih opcija na konkretnom postrojenju. U širem pogledu, cilj provjera je prvi korak prema većoj energetskoj efikasnosti postrojenja na bioplin.

Ovaj izvještaj objedinjuje prikupljane informacije o bioplinskim postrojenjima i potencijalnim korisnicima toplinske energije te analizira izvedivosti mogućnosti korištenja toplinske energije iz bioplinskih postrojenja. Rezultat provjera nije poslovni model te je potrebno daljnje i dublje istraživanje mogućnosti. Osim toga provjere izvedivosti nisu sveobuhvatne i dubinske te na temelju njih nije moguće donositi definitivne zaključke i preporuke. Međutim, provjere izvedivosti pružaju širu sliku mogućnosti, rizika i izazova za zainteresirane stranke.

Investitor bioplinskog postrojenja zabilježio se je za provjeru izvedivosti na radionici projekta koja je održana u ožujku 2013. godine. Krajem rujna 2013 zatraženi su podaci potrebni za izradu provjere izvedivosti od Investitora, koje je isti i dostavio te je izrada provjere započela u listopadu 2013. godine.

2 Bioplinsko postrojenje Pisarovina - trenutačno stanje

Potaknut reformama energetskog sektora u Republici Hrvatskoj i Europskoj uniji, početkom 2007. godine Investitor je pokrenuo istraživanje o mogućnosti izgradnje bioplinske elektrane u blizini naselja Pisarovina. Kako se navodi, Investitor je prepoznao način na koji bi se izgradnjom takvog postrojenja mogli povezati poljoprivredni, energetski i ekološki sektor te otvorile mogućnosti razvoja dopunskih djelatnosti koje bi osigurale rentabilnost postrojenja i nakon isteka statusa povlaštenog proizvođača električne energije.

U lipnju 2008. godine Investitor je kupio zemljište za izgradnju elektrane, a u prosincu 2011. godine izdana je Potvrda glavnog projekta. U ožujku 2012. godine Investitor je ishodio prethodno energetsko rješenje od Hrvatske Energetske Regulatorne Agencije (HERA), a u travnju 2012. sklopio ugovor s Hrvatskim operatorom tržišta energije o otkupu električne energije. Tehnologija je odabrana te se početak izgradnje bioplinske energane Pisarovina prema riječima Investitora očekuje krajem 2013. godine.

Lokacija

Općina Pisarovina (slika 1) nalazi se u Zagrebačkoj županiji, svega 20 kilometara od grada Zagreba s kojim je dobro prometno povezana. Prema popisu stanovništva iz 2011. godine, općina Pisarovina ima 3.678 stanovnika od čega 449 stanovnika živi u naselju Pisarovina. Zbog blizine grada Zagreba možemo očekivati razvoj poduzetništva na području općine.

BiogasHeat

Takav razvoj je od iznimne važnosti za posebne državne skrbi zbog nepovoljnih demografskih pokazatelja. Zemljište na kojem je predviđena izgradnja bioplinske elektrane Pisarovina nalazi se na području poslovne zone Pisarovina (slika 2, slika 3).

Slika 1: Područje općine Pisarovina (područja gospodarske namjenepodručja - žuto).

Slika 2: Područje poslovne zone Pisarovina

5

Takav razvoj je od iznimne važnosti za općinu Pisarovina budući je svrstana u područjposebne državne skrbi zbog nepovoljnih demografskih pokazatelja. Zemljište na kojem je predviđena izgradnja bioplinske elektrane Pisarovina nalazi se na području poslovne zone

izvor: Prostorni plan općine Pisarovina

Područje općine Pisarovina (područja gospodarske namjene – ljubičasto;

Područje poslovne zone Pisarovina

Provjera izvedivosti

budući je svrstana u područje posebne državne skrbi zbog nepovoljnih demografskih pokazatelja. Zemljište na kojem je predviđena izgradnja bioplinske elektrane Pisarovina nalazi se na području poslovne zone

ljubičasto; građevinska


6

Slika 3: Područje unutar poslovne zone Pisarovina u vlasništvu Investitora (BPEL d.o.o) bioplinske elektrane (zeleni krug)

Tehnički podaci planiranog postrojenja

U tablici 1 navedene su tehničke specifikacije bioplinske elektrane Pisarovina dobivene od Investitora.

Tablica 1: Tehnički podaci bioplinske elektrane Pisarovina (izvor: Investitor, BPEL d.o.o)

Ukupna električna snaga postrojenja (kWe): 1.000

Planirana proizvodnja električne energije (kWeh/god): 8.500.000

Ukupna toplinska snaga postrojenja (kWt, nominalno): 1.090

Planirana proizvodnja toplinske energije (kWth/god): 9.265.000

Učinkovitost proizvodnje električne energije (%, nominalno): 40,8

Učinkovitost proizvodnje toplinske energije (%, nominalno): 42,2

Godišnji sati rada pogona za proizvodnju električne energije (h): 8.500

Godišnji sati rada za proizvodnju toplinske energije (h): 8.500

Toplinska energija potrebna za zagrijavanje fermentora (kWth; %): 2.223.600; 24

Predviđena godišnja proizvodnja bioplina (Nm³): 3.802.300 Nm3

Očekivana srednja ogrjevna vrijednost bioplina (kWth/Nm³): 5,63

Godišnja vlastita potrošnja električne energije bioplinskog postrojenja (kWeh):

539.340

Godišnje isporuka električne energije u javnu mrežu (kWeh): 8.000.000


7

Na slici 4 prikazane su sirovine koje će se koristiti pri proizvodnji bioplina i njihove količine na godišnjoj razini. Silažni kukuruz i sudanska trava bit će osigurani iz vlastitih izvora, dok će gnojovka i organski otpad biti dopremljeni iz drugih izvora (farme u okolici i sl.)

Slika 4: Sirovine koje će se koristit u proizvodnji bioplina i količine potrebne na godišnjoj razini (izvor: BPEL d.o.o)

Digestat koji će nastajati u procesu proizvodnje bioplina koristit će se kao gnojivo za proizvodnju sirovina (kukuruzne silaže i sudanske trave), a ostatak separiranog suhog djela digestata će u cijelosti otkupiti, pakirati i distribuirati na tržište vrtni centar.

Ekonomski podaci

Poticajna cijena električne energije koju operator tržišta plaća za električnu energiju proizvedenu i isporučenu iz postrojenja koja koriste obnovljive izvore energije i kogeneracijskih postrojenja određena je Tarifnim sustavom za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije. Tarifnim sustavom utvrđuju se visine fiksnih tarifnih stavki i promjenjivi dio tarifnih stavki. Bioplinsko postrojenje Pisarovina sklopilo je ugovor s HROTE-om po tarifnom sustavu iz 2007. godine (NN 33/2007). Visine tarifnih stavki za kogeneracijska postrojenja korigira se prema određenim korelacijskim faktorima. Prema spomenutom tarifnom sustavu, promjenjivi dio tarifne stavke temelji se na mjerljivom doprinosu lokalnoj zajednici, doprinosu razvoja gospodarske aktivnosti, zapošljavanju, razvoju javnih servisa i podizanju kvalitete života (PMAX) te može iznositi najviše do 15% fiksnog dijela tarifne stavke.

U tablici

Tablica 2 navedene su fiksne tarifne stavke za bioplinska postrojenja, ovisno o tarifnom sustavu i o veličini postrojenja.

9.500

7.300

7.000

5.000

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000

Silaža sudanske trave

Silažni kukuruz

Gnojovka

Organski otpad

t/god.


8

Tablica 2: Visine fiksnih tarifnih stavki izražene u kn/kWh za isporučenu električnu energiju iz postrojenja na bioplin

Tarifni sustav i instalirana snaga postrojenja kn/kWh Trajanje otkupa

Tarifni sustav iz 2007. god (NN 33/2007)

Elektrane na bioplin iz poljoprivrednih nasada (kukuruzna silaža...) te organskih ostataka i otpada iz poljoprivrede i prehrambeno-prerađivačke industrije (kukuruzna silaža, stajski gnoj, klaonički otpad, otpad iz proizvodnje biogoriva…) instalirane električne snage do uključivo 1 MW

1,20

12 god.

Elektrane na bioplin iz poljoprivrednih nasada (kukuruzna silaža...) te organskih ostataka i otpada iz poljoprivrede i prehrambeno-prerađivačke industrije (kukuruzna silaža, stajski gnoj, klaonički otpad, otpad iz proizvodnje biogoriva…) veće od 1MW

1,04


Elektrane na bioplin instalirane snage do uključivo 300 kW 1,42

14 god.

Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 300 kW 1,20

Elektrane na bioplin instalirane snage do uključivo 2 MW

1,20

Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 2 MW do uključivo 5 MW

1,12

Elektrane na deponijski plin i plin iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda (svih snaga)

(PPC)*


Elektrane na bioplin iz poljoprivrednih kultura te organskih ostataka, otpada biljnog i životinjskog podrijetla, biorazgradivog otpada, deponijski plin i plin iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda

Elektrane na bioplin instalirane snage do uključivo 300 kW 1,34

14 god.

Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 300 kW do uključivo 2 MW

1,26

Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 2 MW 1,18

Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 5 MW RC

* prosječna proizvodna cijena električne energije


9

Iskorištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja u Republici Hrvatskoj nije posebno poticano. Kako bi se ostvarila tarifa za proizvodnju električne energije, povlašteni proizvođač obvezan je postići minimalnu ukupnu godišnju učinkovitost postrojenja od ηk,OIE = 50% u pretvorbi primarne energije goriva Q [MJ] u isporučenu električnu energiju Ei [MWh] i proizvedenu korisnu toplinu Hk [MJ].

Ukupna godišnja energetska učinkovitost obnovljivog izvora energije, ηk,OIE, definirana je izrazom: ηk,OIE = ((3600 x Ei) + Hk)/Q. Korištenje proizvedene toplinske energije za pripremu primarnog energenta kod proizvodnih postrojenja na bioplin smatra se korisno iskorištenom toplinskom energijom. Ostvarenje uvjeta minimalne ukupne godišnje učinkovitosti određuje Hrvatska energetska regulatorna agencija, a za dokazivanje ukupne godišnje energetske učinkovitosti, na proizvodnom postrojenju moraju biti osigurana mjerenja, odnosno na proizvodnom postrojenju mora biti ugrađena mjerna oprema sukladno Pravilniku o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije.

Budući da je bioplinska elektrana Pisarovna sklopila ugovor s HROTE-om po tarifnom sustavu iz 2007 godine, nije obvezna iskorištavati otpadnu toplinsku energiju budući da to nije bilo uvjetovano istim tarifnim sustavom.

3 Stvarno iskorištenje topline iz postrojenja na bioplin

Na temelju podataka iz tablice Tablica 1, vidljivo je da bi bioplinska elektrana godišnje trebala proizvoditi 9.265.000 kWth toplinske energije. Prema proračunima Investitora, oko 24 % instalirane toplinske snage koristit će se za zagrijavanje digestora tj oko 2.223.600 kWth godišnje uz pretpostavku da postrojenje radi 8.500 sati godišnje. Naravno, potrošnja toplinske energije za zagrijavanje digestora ovisit će o klimatskim uvjetima, te će biti veća zimi, a manja ljeti, no 24 % je uzeto kao godišnji prosjek. Dakle, prema navedenom, bioplinska elektrana Pisarovina proizvodit će oko 7.041.400 kWth toplinske energije koja će biti raspoloživa za ostalu primjenu.

4 Opis i kratka analiza mogućnosti korištenja toplinske energije

Otpadna toplinska energija iz postrojenja za proizvodnju i korištenje bioplina može se iskoristiti na više način. Neki od njih su detaljnije opisani u priručniku "Održivo korištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja", (Rutz et al. 2013). Dakle, toplinska energija može se koristiti za grijanje (grijanje prostorija u okviru postrojenja, objekata za držanje životinja, daljinsko grijanje, grijanje staklenika, grijanje u akvakulturi, transport toplinske energije u kontejnerima), za hlađenje (daljinsko hlađenje, klimatizacija u raznim sektorima industrije, javnim i privatnim zgradama), sušenje (digestat, kanalizacijski mulj, žitarice, drvna sječka, peleti, cjepanice), higijenizacija otpadne sirovine te za dodatnu proizvodnju električne energije (CRC, ORC, Kalina ciklus, Stirlingov motor). Od navedenih mogućnosti više njih ne zadovoljavaju uvjete pojedinih slučajeva te se time ne uzimaju u obzir kod odabira potencijalnih mogućnosti korištenja toplinske energije. U nastavku bit će navedene potencijalne opcije korištenja otpadne toplinske energije planiranog postrojenja Pisarovina, koje je i sam Investitor zatražio.

Prema informacijama dobivenih od Investitora, čitav višak toplinske energije planiran je za daljinsko grijanje, gdje bi se višak toplinske energije predavao komunalnom poduzeću općine Pisarovina koje je u tom smislu krenulo u realizaciju projekta izgradnje toplovoda. Dakle, Investitor je kao potencijalne potrošače toplinske energije identificirao Komunalno poduzeće Pisarovina i Poduzetničku zonu Pisarovina d.o.o. Ukoliko se ne ishode potrebne dozvole i dokumentacija potrebna za izgradnju toplovoda, bit će razmotrene druge mogućnosti. Također u slučaju da se toplinska energija neće predavati u toplijim mjesecima, svejedno se


10

može iskoristiti na nekoliko načina. Opcije korištenja toplinske energije, čiju ćemo izvedivost razmatrati u okviru ove provjere, su sljedeće:

OPCIJA 1: Daljinsko grijanje

OPCIJA 2: Sušara digestata

OPCIJA 1: Daljinsko grijanje

Daljinsko grijanje kao izravno korištenje toplinske energije iz bioplinskog postrojenja je jedno od najjednostavnijih i često primijenjenih načina iskorištavanja otpadne toplinske energije. Kod daljinskog grijanja se toplinska energija putem toplinske mreže najčešće konvekcijski prenosi od postrojenja za proizvodnju toplinske energije (mjesta s višom temperaturom) do potrošača (mjesta s nižom temperaturom), pri čemu se kao medij za prenošenje toplinske energije upotrebljava voda. Obično ih dijelimo ovisno od broja korisnika. Tako postoje mali sustavi (nekoliko kućanstava) i veliki sustavi grijanja (više desetaka kuća pa čak i čitavi gradovi). Svaki sistem daljinskog grijanja sadrži polazni i povratni cjevovod, što predstavlja zatvoren krug sistema. Polaznim cjevovodom se topla voda prenosi od postrojenja za proizvodnju toplinske energije, odnosno proizvođača toplinske energije, do korisnika toplinske energije, dok se povratnim cjevovodom ohlađena voda vraća nazad do postrojenja. Cijevi toplinske mreže moraju biti dobro izolirane kako bi se maksimalno smanjili gubici kod prijenosa toplinske energije. Usprkos naprednoj tehnici i kvalitetnim izolacijskim materijalima dolazi do gubitaka kod prijenosa toplinske energije. Na gubitke utječu prije svega debljina izolacije cijevi, duljina cjevovoda, temperaturna razlika između prijenosne i povratne vode, načinu montaže cijevi (ukopavanje u zemlju, nadzemni cjevovodi), klimatski uvjeti i sl. Također je potrebno pravilno dimenzionirati cijevi ovisno o veličini sustava i potrebnog protoka, odnosno tlaka prijenosne tople vode.

Provođenje daljinskog grijanja i sama infrastruktura daljinskog grijanja je neposredno povezana sa troškovima izgradnje. U troškove izgradnje svakako spadaju trošak izgradnje toplinskog cjevovoda, izmjenjivač topline, crpke i ostala armatura, te administrativni troškovi. Što je potrebna duljina cjevovoda veća, veći su investicijski troškovi, ali i gubici toplinske energije. Udaljenost između postrojenja i krajnjih korisnika trebala bi biti što manja i ne veća od 4 km.

Kod planiranja sustava daljinskog grijanja svakako je potrebno imati u vidu da postoji više čimbenika koji utječu na samu izgradnju i provedbu istog. Osim administrativne dokumentacije, prije same izgradnje i provedbe daljinskog grijanja potrebno je izvesti provjeru tehničke izvedivosti i ekonomske isplativosti projekta. Izvedivost daljinskog grijanja možemo provjeriti provedbom potrebnih analiza, što je i zadatak ove studije.

U sklopu provjere izvedivosti daljinskog grijanja napravljena je potrebna analiza. Vidno iz tablice 1, višak toplinske energije kojeg je moguće dodatno iskoristiti iznosi 7.041,4 MWth godišnje, odnosno neiskorištene toplinske snage od 828 kWt. Navedeni podaci predstavljaju prosječne godišnje vrijednosti energije, odnosno snage, koja je na raspolaganje. Budući da je potreba za toplinskom energijom u svrhu daljinskog grijanja najveća u hladnijim mjesecima kada je i vlastita potrošnja toplinske energije za grijanje fermentora najveća, potrebno je gledati raspoloživu toplinsku snagu i energiju za pojedini mjesec, te se oslanjati na podatak o najhladnijem mjesecu u godini. Kao najhladniji period u godini procijenjeni su mjeseci siječanj, veljača i prosinac. Procijenjene vrijednosti raspoložive toplinske snage i energije po mjesecima prikazuje tablica 3. Otkupna cijena toplinske energije ovisit će o internom dogovoru između Investitora i otkupljivača, odnosno Komunalnog poduzeća općine Pisarovina. Stoga se planirana cijena otkupa toplinske energije u ovoj studiji ne spominje, što niti nije predmet razmatranja.

Prema informacijama dobivenih od strane Investitora, sva toplinska energija planira se predavati Komunalnom poduzeću općine Pisarovina, koje se obavezalo izgraditi toplinsku


11

mrežu. Time bioplinsko postrojenje nema dodatnog troška izgradnje toplovoda, koji je i najveći investicijski trošak opcije daljinskog grijanja. Snošenje eventualnih troškova potrebnih za akumuliranje toplinske energije, brojila i slično ugovoriti će se naknadno te u ovome slučaju nije moguće predvidjeti stvarne dodatne troškove Prema tome sva predana toplinska energija stvara dodatnu dobit bioplinskog postrojenja. Uz ostvarenu dobit, iskorištavanja otpadne toplinske energije predstavlja i ekološku korist jer se na taj način smanjuje korištenje krutih i ostalih vrsta goriva koja su manje prihvatljivija za okoliš.

Tablica 3: Raspoloživa toplinska snaga i energija po mjesecima te cijena raspoložive toplinske energije

Prosječna planirana toplinska energija

(kWth)

Vlastita potrošnja toplinske energije

(kWth)

Raspoloživa toplinska energija

(kWth)

Raspoloživa toplinska snaga

(kWt) Siječanj 772.083,33 337.246 434.837,33 584,46 Veljača 772.083,33 337.246 434.837,33 647,08 Ožujak 772.083,33 272.391 499.692,33 671,63 Travanj 772.083,33 200.124 571.959,33 794,39 Svibanj 772.083,33 66.708 705.375,33 948,09 Lipanj 772.083,33 66.708 705.375,33 979,69 Srpanj 772.083,33 33.354 738.729,33 992,92 Kolovoz 772.083,33 33.354 738.729,33 992,92 Rujan 772.083,33 66.708 705.375,33 979,69 Listopad 772.083,33 200.124 571.959,33 768,76 Studeni 772.083,33 272.391 499.692,33 694,02 Prosinac 772.083,33 337.246 434.837,33 584,46

Ukoliko iz bilo kojeg razloga ne dođe do realizacije toplinske mreže, otpadnu toplinsku energiju moguće je koristiti i u druge svrhe. Također iz razloga da je toplinska energija potrebna samo u hladnijem periodu godine, dok u toplijim su potrebe male ili ih nema, otpadnu toplinsku energiju moguće je i tad iskoristiti uz kombinaciju drugih opcija. Kao rješenje korištenja ukupne količine otpadne toplinske energije, ali i dio nje, nameće se sušara digestata, što će biti predstavljeno u nastavku.

OPCIJA 2: Sušara digestata

Prema informacijama Investitora, na parceli postoji 6.000 m2 slobodnog prostora za gradnju na kome bi se u drugoj fazi mogla izgradit sušara bilo za sušenje digestata u svrhu „proizvodnje“ gnojiva ili goriva za cementare. To se planira ukoliko se radi nekih okolnosti neće realizirati projekt toplovoda, kojeg gradi Općina Pisarovina. Prema tome, u ovoj studiji bit će napravljena provjera izvedivosti korisnog iskorištavanja otpadne toplinske energije planiranog bioplinskog postrojenja.

Otpadna toplinska energija bioplinskog postrojenja može se koristiti i za sušenje različitih vrsta materijala, kao što je primjerice digestat, kanalizacijski mulj, drvna biomasa, poljoprivredni proizvodi i sl. Na sam proces sušenja ovisi nekoliko parametara, primjerice temperatura, količina topline, sadržaj vlage, odnosno vode u zraku i u samome materijalu, vremensko trajanje procesa, brzina strujanja toplog zraka te vrsta i oblik sušenog materijala. Temperatura s kojom se suši određeni materijal ovisi prvenstveno o samome materijalu, al i o njegovoj namjeni. Osim temperature, na sušenje određenog materijala utječe i sadržaj vlage u zraku. S porastom temperature povećava se sadržaj pare u zraku. S povećanjem sadržaja pare u zraku ograničava se raspoloživost sušenja materijala. Stoga je potrebno procijeniti mjeru sušenja. Pri tome si često pomažemo s Mollierovim h-x dijagramom pomoću kojeg možemo procijeniti maksimalnu količinu vode koju zrak može preuzeti iz sušenog


12

materijala. Mollierov h-x dijagram možemo pronaći u mnogim literaturama kao i u priručniku „Održivo korištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja“ (D. Rutz, et al.).

Na zahtjev Investitora, u ovoj studiji bit će kao druga opcija razmatrana provjera izvedivosti sušenja digestata s otpadnom toplinskom energijom iz bioplinskog postrojenja. Digestat ili fermentirani ostatak je ostatak iz bioplinskog postrojenja za anaerobnu digestiju pomoću koje iz ulaznih sirovina dobivamo bioplin. Ovisno od njegovog sastava najčešće se koristi kao gnojivo u raznim poljoprivrednim granama. Nakon procesa grubog odvajanja krutog od tekućeg, kruti digestat je potrebno sušiti na razinu koja je predviđena određenim zahtjevima. Kruti dio digestata je moguće sušiti pomoću solarnih sušilica, no radi veće isplativosti se za sušenje digestata koristi otpadna toplina iz bioplinskog postrojenja. Najčešća tehnologija sušilica za sušenje digestata koristi se sušilica s transportnom trakom. Kod takve izvedbe se digestat kontinuirano i ravnomjerno transportira kroz punilicu ili usipni koš na perforiranu traku. Dalje traka nosi digestat kroz ćelije vrućeg zraka gdje vrući zrak prolazi kroz ili preko vlažnog digestata i na taj ga način suši. Temperatura potrebna za sušenje digestata kreće se između 55 °C i 95 °C, što je idealno za primjer korištenja otpadne toplinske energije iz postrojenja, gdje je moguće postići temperaturu medija od 70°C do 90 °C. Ovim pristupom je moguće iskoristiti otpadnu toplinsku energiju i istovremeno iskoristiti otpadni digestat u korisne svrhe kao gnojivo u sektorima hortikulture, vrtlarstva, te mnogim drugim poljoprivrednim granama, izravno ili u peletiranom obliku.

Prema procjeni i informacijama dobivenih od Investitora, sušara bi se nalazila neposredno uz samo bioplinsko postrojenje, čime su smanjeni investicijski troškovi, ali i gubici toplinske energije nastalih radi prijenosa.

Vidno iz tablice 1, višak toplinske energije kojeg je moguće dodatno iskoristiti iznosi 7.041,4 MWth/god, odnosno neiskorištene toplinske snage od 828 kWt. Uzmemo li u obzir da je ulazni postotak suhe tvari digestata približno 25 %, željeni izlazni postotak suhe tvari sušenog materijala iznosi oko 80 %, s količinom otpadne toplinske energije moguće je sušiti digestat u iznosu od 860 kg/h. Ako uzmemo u obzir od Investitora dobivene podatke o procijenjenim satima rada sušare digestata od 8.500 h/god, moguće je godišnje posušiti 7.310 t digestata. Time je na raspolaganju 2.284 t posušenog digestata korisnog za daljnju preradu i prodaju.

Kao kod svih opcija potrebno je investicijsko ulaganje. Usporedbom cijena već postojećih sušara digestata, procijenjeni kapitalni troškovi sušare digestata navedenih parametara iznosili bi 3.000.000 kn, dok su godišnji operativni troškovi rada procijenjeni na 621.148 kn. U usporedbi s sušarom u kojoj se koristi kao gorivo za zagrijavanje prirodni zemni plin, moguće je korištenjem otpadne toplinske energije uštedjeti 2.533.494 kn godišnje. Kod analize izračunata je količina prirodnog zemnog plina za postizanje jednake količine toplinske energije potrebne za sušenje navedene količine digestata, te ona iznosi 723.856 Sm3/god. Uzevši u obzir cijenu prirodnog plina od 3,5 kn/Sm3, te imajući u vidu kapitalne i operativne troškove, može se procijeniti povrat investicijskih ulaganja u roku od 1,4 god, što je vrlo kratki rok i time predstavlja visoku isplativost opcije. U otplatu nije uračunata prodaja izlaznog produkta, tj. sušenog digestata te se njegovom prodajom povećava dobit, odnosno smanjuje rok otplate potrebnih investicija.

Podaci kapitalnih i operativnih troškova, kao i ostalih potrebnih podataka za provedbu analize prikazani su u tablici 4.

Tablica 4: Podaci kapitalnih i operativnih troškova te tehnički podaci sušare digestata

Iskoristiva toplinska snaga kWt 828

Procjena sati rada h 8.500

Postotak suhe tvari - ulaz % 25

Postotak suhe tvari - izlaz % 80

Kapacitet ulaznog materijala za sušenje kg/h 860

Kapacitet izlaznog osušenog materijala kg/h 269


13

Količina ulaznog materijala za sušenje t/god 7.310

Količina izlaznog osušenog materijala t/god 2.284

Potrošnja električne energije za vlastite potrebe MWeh/god 383

Potrošnja toplinske energije za sušenje MWth/god 7.036

Kapitalni troškovi HRK 3.000.000

Operativni troškovi HRK/god 621.148

Predviđeni povrat investicije god 1,4

Prednost ove vrste sušare je u mogućnosti iskorištavanja većinskog dijela otpadne toplinske energije postrojenja tijekom čitave godine, Doduše, u ljetnim mjesecima je potrebno nekoliko manje toplinske energije, dok je zimi potrebno više. Također je potrebno naglasiti ekološko zbrinjavanje otpadnog digestata koji nastaje prilikom proizvodnje bioplina te korisno vračanje ulaznog biorazgradivog materijala potrebnog za proizvodnju bioplina nazad u prirodu i to putem gnojiva, čime se povećava reprodukcija poljoprivrednih i hortikulturnih proizvoda.

5 Zaključak

U ovoj studiji izvedena je provjera izvedivosti iskorištavanja toplinske energije, koja se stvara u sklopu kogeneracijskog sistema bioplinskog postrojenja. Bioplinsko postrojenje Pisarovina čija je lokacija predviđena unutar poslovne zone Pisarovina moglo bi opskrbljivati toplinskom energijom neke od subjekata u zoni. Radi ostvarenja veće koristi iz bioplinskog postrojenja, ali i minimiziranja cjelokupnih gubitaka postrojenja, želja Investitora je iskorištavanje otpadne toplinske energije. Provedbom potrebnih analiza te temeljeći se na dosadašnjem iskustvu, napravljena je provjera izvedivosti dvaju različitih načina, odnosno opcija iskorištavanja otpadne toplinske energije, koje je i sam Investitor zatražio. Izvedene su provjere u kojima se otpadna toplinska energija koristi za sušenje digestata te za daljinsko grijanje subjekata u općini Pisarovina.

Provedenom analizom moguće je zaključiti, da se u oba navedena slučaja dodatna investicija isplati, te se time može korisno iskoristiti otpadna toplinska energija i na taj način povećati korisnost čitavog bioplinskog postrojenja. Općinu Pisarovina karakterizira rijetka naseljenost te nizak stupanj gospodarskog razvoja. U općini plinofikacija još nije započela te ima prostora za iskorištenje otpadne toplinske energije iz kogeneracije na bioplin. U 2013. godini općina Pisarovina ugradila je centralni sustav za grijanje na pelete koji je financiran u sklopu natječaja Ministarstva regionalnog razvoja i fondova Europske unije1, što ukazuje na zainteresiranost lokalne vlasti za obnovljive izvore energije.

Potrebno je također naglasiti da u ovoj provjeri nije izvedena detaljna i dubinska analiza, te je prije donošenja odluke o provedbi jedne od opcija potrebna detaljnija analiza te iste opcije.

Cilj provjere izvedivosti je prije svega potaknuti Investitora na razmatranje korisnog iskorištavanja otpadne toplinske energije iz kogeneracije na bioplin, te dati okvire isplativosti pojedine opcije imajući u vidu podatke dobivene od strane Investitora.

1 Glasnik Zagrebačke Županije od 28. ožujka 2013., str. 13

Provjera izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskog ...

Documents

Transcript of Provjera izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskog ...