Teplárenské združenie na Slovensku

ÚSPORA ENERGIE KOMBINOVANOU VÝROBMatthew BerryOU ELEKTRINY A TEPLA

Teplárenské združenie na Slovensku“ÚSPORA ENERGIE KOMBINOVANOU VÝROBOU ELEKTRINY A TEPLA“odborný seminár v rámci medzinárodného veľtrhu CONECO-RACIOENERGIA 2011“

Jozef Víglaský Technická univerzita vo Zvolene

Matthew BerryCedar Ridge CE, Košice

"Mikrokogenerácia na báze tuhých biopalív„BIO-TEPLO: efektívne využívanie prírodných surovín – biomasy v S.E.

30. marca 2011, 10:00 – 13:00

EnergiEnergia na báze fa na báze fososííllnych palív a jadrového palivanych palív a jadrového paliva vytvára vytvára iba iba energetický výkyv v histórii spoločnosti energetický výkyv v histórii spoločnosti - dôsledok ľudských aktivít- dôsledok ľudských aktivít

Vývojový scenár Vývojový scenár pre bioenergetické koncepcie a stratégiepre bioenergetické koncepcie a stratégie

- osvedčená pyro lýza - silná pozícia bio-energetiky a stabilný trh s b iopalivm i

- osvedčené splynovanie- vyššie ceny elektriny

- osvedčené AV- prúdy kalov- environm entálna leg islatíva- nízke ceny elektriny

- osvedčené spaľovanie- lacné b iopalivá- vysoké ceny tepla- nízke ceny elektriny

2000 Doba

Spalovanie pre ú elyvykurovan ia

č

Anaeróbne vyhn ívanie,prúdy kalov

Spalovanie a splynovanies aplikáciou kogenerácie

Výroba bio -o leja v procese pyrolýzyVyu itie biom asy energetických rastlínž

30 March 2011 21st RACIOENERGIA 2011

Modulové zostavy generátorov KJ na báze tuhých biopalív ako nákladovo-efektívne alternatívne energetické riešenie


Úvod

• Aktuálne súvislosti • Požiadavky na inovatívne e-technológie• Riešenie v ponuke už dnes • Biogenerátor na báze mikroturbíny • Projekt alebo riešenie na mieru• Zhrnutie – aktuálne riešenie a budúcnosť


Aktuálne súvislosti • Závislosť Slovenska na importe – E: 85-90%

– ZP z Ruska a kríza z januára 2009• Energetická politika EÚ / „SmartGrids“

– Decentralizácia alternatívnych zdrojov energie• Nový zákon č. 309 z 19-6-2009 pre sektor E:

– Podpora obnoviteľným nosičom energie a vysokoefektívnej kogenerácii E - tepla a elektriny / URSO smernica

• ENEF 2010 (Banská Bystrica) konštatuje:– biomasa v SR má poteciál na 4 GW (poľno) a 4 GW (les)


Požiadavky na inovatívne technológie pre E

• Alternatívna energetika počíta s neutrálnou bilanciou uhlíka, ale taktiež:– Účinnosťou decentralizovaných malých jednotiek– Minimálnym dopadom na životné prostredie – Využívaním riešenia , ktoré je už „zrelé“ pre trh– Miestnou udržateľnosťou, ktorá bude založená na

skúsenostiach a výsledkoch potvrdených cestou expertíz.


Požiadavky na inovatívne technológie pre E

• Jednoducho, ekonomická a efektívna produkcia energie na báze miestnej biomasy s výkonom do 1MW, ako:– bezpečná, spoľahlivá a nákladovo - efektívna

alternatíva pre energiu– decentralizované zdroje elektriny – prispôsobená na miestne zdroje a druhy

biomasy.


Riešenie v ponuke aké je už dnes:

• Technológia na báze pary je pri výkone < 1 MWe neefektívna a drahá

• Súčasné malokapacitné systémy pre produkciu elektriny na báze biomasy sú neefektívne a najmä nespoľahlivé, ako príklad:– anaeróbne vyhnívanie a plynový motor – splyňovací generátor a plynový motor

• Modulové riešenie generátora s mikroturbínou na báze biomasy je efektívne a bezpečné cez klaster


EN – euro normy a limity emisií:Pre generátory na báze biomasy – biopaliva s výkonom pod 300 kW – využíva normu EN 303-5 používa väčšina členských štátov EÚ, vrátane Slovenska, s určitými výnimkami:

Emission Limit Value up to 300 kW (mg/MJ) Substance monitored Czech Rep. Austria EU Slovakia Standard CZ 352/2002 EN 303-5 Annex A1 EN 303-5 EN 303-5 PM 167,5 60,0 74,0 74,0 VOC/OGC 33,5 40,0 39,0 39,0 CO 435,5 500,0 613,0 613,0 NOx 435,5 150,0 - - SO2 1675,0 - - -

Až do výkonu 1MW, normy EU sa líšia, ale pri PM +/- 50, VOC/OGC +/- 20, CO +/- 340, NOx +/- 150 (mg/MJ)


Generátor s mikroturbínou a na báze biomasy


WOODCHIPS

ASHES

FRESH AIR

HEA

TIN

G

AIR-TO-AIR HEAT EXCHANGER

TURBINE

COMBUSTION

FLU

E G

AS

FA

N

FLU

E G

AS

CH

IMN

EY

AIR

-TO

-WA

TER

HE

AT

E

XC

HA

NG

ER

GENERATOR

POWER

Dodávka palivaspaľovanie

Spalinový systém mVykurovanie

Ohrev čers. vzduchu

Mikroturbína processprodukcia elektriny

odpopolňovanie

FUNKČNÁ SCHÉMABG Série

BioGenerátorov


Generátory s mikroturbínami na báze biomasy

Gross output energy Net output energy % Electrical energy Model Input energy (kW) kWe kWth kW total Efficiency kWe kWth kW total Efficiency of input of output

BG25 140 32 80 112 80% 25 80 105 75% 18% 24% BG50 194 61 95 156 80% 50 95 145 75% 26% 34% BG250 973 300 480 780 80% 250 480 730 75% 26% 34%

Estimated Annual Fuel Consumption (tons woodchips) Net output energy Model Input energy (kW)

Annual hours 15% 20% 25% 30% 35% 40% kWe kWth

BG25 140 8000 239 256 276 299 327 360 25 80 BG50 194 8000 331 355 382 415 453 499 50 95 BG250 973 8500 1 763 1 890 2 037 2 209 2 413 2 658 250 480 4xBG250 3892 8500 7 052 7 561 8 149 8 837 9 651 10 630 1 000 1 920

Spojená účinnosť premeny energie, modulový návrh, a kvalitné súčiastky, toto so zámerom, aby sa dosiahlo trojnásobku požadovanej spoľahlivosti, účinnosti a nízkych kapitálových nákladov – zodpovedá nasledovným modelom:


• Klúčové faktory pri dosahovaní zvýšenej účinnosti v premene energie sú: – Vysokoteplotný horák – Výmenníky tepla – Generátor s mikroturbínou– Počítačom riadený proces spaľovania

Generátor s mikroturbínou na biomasu


• Klúčové faktory pre efektívnosť využívania kapitálových nákladov:– Kvalitný modulový návrh systému – Združenie kvalitných komponentov do celku – Kompaktný návrh – Flexibilnosť palivovej základne

• Kapitálové náklady na inštalovaný W sa môžu priblížiť veľkokapacitným zariadeniam



• Klúčové faktory pre efektívne prevádzkové náklady: – Miestna inštalácia – Flexibilné formy palivovej základne – Plne automatizované a počítačové riadenie

– Pravidelná údržba a starostlivosť – Energetická politika blízka Komisii EÚ



• Požiadavky na palivo– Rozmer

% by weight of relevant chip size (mm) Extreme Values (mm) 20% max 60 –

100% 20% max

4% max Cross section

Length EU G50

>31,5 31,5 – 5,6 5,6 – 1,0 <1,0 50 120

–Neznečisťujúce dopady pre ŽP –Nekorozívne ku konštrukčným materiálom–Obsah popola <5%–Uprednosňovaná hladina vlhkosti < 25% (start-up), maxim. 40%



• Zníženie ročných uhlíkových emisií– BG25: 212 ton– BG50: 362 ton– BG250: 1660 ton– Na základe nasledovných dát:

• 0,45 kg CO2 je generované na 1 kW elektriny pri aplikácii fosílneho paliva v elektrárni,

• 0.19kg CO2 je generované na 1 kW v teple pri aplikácii ZP ako paliva v kotolni pri CZT.



Emisie a výsledky monitoringu pre Talbott jednotky BG25 až BG50 (do 300 kW) a súlad s EU-normami:

BG25-BG50 Monitoring Result Conformity Substance monitored mg/m3 11% O2 mg/MJ* Pass / Fail

PM 54,7 & 60,4 38,6 (average) Pass VOC/OGC 4,39 2,94 Pass CO 204,4 137,0 Pass Formaldehyde** <0,6 <0,4 Not required NOx Not tested est. <150,0 Not required SO2 Not tested est. not significant Not required

* Conversion from mg/m3 to mg/MJ made according to table in Swiss Federal Environment Office (OFEV) publication G412-1063 of October 19th 2007

** For fuels containing adhesives used in multi-density fibreboard (MDF) and Chipboard

Technologické riešenie v súlade s EU-normami až do 1 MW (BG250)



• Aplikácie:– Klasterové jednotky poskytujú bezpečnosť, spoľahlivosť a

efektívnych nákladov na riešenie kogeneračných zdrojov alternatívnej energie vo forme tepla a elektriny, najmä v oblastiach so spoľahlivou dostupnosťou vhodnej biomasy,

– Samostatné jednotky poskytujúce spoľahlivé a nákladovo -efektívne riešenie pre alternatívnu energiu vo vzdiale ných oblastiach, najmä s dostupnou a vhodnou biomasou,



Layout


• BG25: kapitálová a prevádzková výkonnosť (>8000 hodín za rok):– Súčasný odhad montážnych nákladov: 2,2 €/W– Vstupy - príkon: 350 ton drevných štiepok pri 40%-nej R-

vlhkosti (alebo ekvivalent)– Vstupy - príkon: 25kWe + 80kWh– Prevádzkové náklady pri 50% využití tepla vrátane

údržby, odpisy v priebehu 10 rokov:od 0,07 do 0,085 €/kWh



• BG50: kapitálová a prevádzková výkonnosť (>8000 hodín / rok):– Súčasný odhad montážnych nákladov: <2 €/W– Vstupy - príkon: 500 ton drevných štiepok pri 40%,

alebo ekvivalent– Výstupy - výkon: 25 kWe + 95 kWh– Prevádzkové náklady pri 50% využití tepla vrátane

údržby, odpisy v priebehu 10 rokov:od 0,065 po 0,08 €/kWh



• BG250: kapitálová a prevádzková výkonnosť (8500 hodín za rok):

– Súčasný odhad montážnych nákladov: <1,5 €/W– Vstupy - príkon: 2500 ton drevných štiepok pri 40% vlhkosti

(alebo ekvivalente)– Výstupy - výkon: 250 kWe + 500 kWh– Prevádzkové náklady pri 50% využití tepla vrátane údržby,

odpisy v priebehu 10 rokov: od 0,05 do 0,06 €/kWh• Zoskúpenie – klaster 4 x BG250 jednotiek:– Zabezpečí dodávku 1MWe a viac ako 2 MWth– Kapitálové náklady môžu dosahovať hodnoty 1 €/W



Projekty vo vývoji:• Zoskúpenie BG-50 v kombinácti s výrobnou linkou agro

peliet (dodávka tepla), rozvoj predaja dodávok tepla či elektriny pre komunálny sektor

• BG50 pre vykurovanie hotelov či penzionov a predaj elektriny a odber drevných štiepok

• BG25 pre vzdialené samoty – alternatívna produkcia elektriny, príp. odber drevných štiepok

• BG25 pre sušenie dreva a predaj elektriny či odber drevných štiepok

• Úvodné štúdie pre BG250 zoskúpenie ako konkurencie – schopnú alternatívu pre produkciu elektriny.


Zhrnutie – aktuálne riešenie a budúcnosť• Generátor s mikroturbínov na báze biomasy: – Riešenie zrelé pre trh a alternativnu energetiku s

neutrálnou bilanciou uhlíka– Kompaktné riešenie s minimálnym dopadom na

životné prostredie – Jednoduché, ekonomické a efektívne využitie biomasy

v kompaktných generátoroch energie do výkonu 1MW

– Skúsenosti a expertízy poskytujúce kvalitné modelové udržatelné riešenie pre budúcnosť


• Individuálne serie BG Talbott’s na báze biomasy ponúka riešenie generátorov ekonomicky dostupné and spoľahlivé pre vidiecke podmienky

• Zoskúpenie BG série Talbott generátorov na báze biomasy ponúka bezpečné, spoľahlivé a ekonomicky dostupné riešenie alternatívnej energie, konkurencieschopné so systémami centrálneho zásobovania energiou, ale neutrálnou bilanciou uhlíka.

Zhrnutie – aktuálne riešenie a budúcnosť


Generátory Talbott na biomasu• >30 rokov skúseností s vývojom energetických

systémov na báze biomasy • 5 000 referencií zo sveta na energetické

zariadenia na báze dreva a biomasy• >10 rokov V&V so zameraním generátory na

biomasu• Nositeľ ceny za inovatívne riešenie UK za rok

2007 • BG výrobky sú na úrovni komerčnej „zrelosti“.

Lesy SR a bioenergetika


Ciele Komisie EÚ pre ONE

Source: European Commission, AEBIOM

Obnoviteľné formy energie a biomasa

020406080

100120140160180

PJTechnický potenciál OFE na

Slovensku

Technický potenciál biomasy a jej využívanie v SR

0 5 10 15 20 25 30 35 PJ

Účelovo pestovaná biomasa

Poľnohospodárska biomasa na spaľovanie

Lesná biomasa

Drevospracujúci priemysel

Exkrementy hospodárskych zvierat

Biomasa na výrobu biopalív

Energetický potenciál Využívanie

Projekt BIO-HEAT ... BIO-TEPLO ... IEECieľom projektu – jeho aktivít je:A.poskytnúť základné informácie o

VYKUROVANÍ na báze tuhých biopalív

BIO-HEAT / biomass - Biofuel-to-Heat

„Informačná podpora využívania biomasy získanej z energetických plantáží ako biopaliva pre systémy CZT

v strednej a východnej Európe“.

B. Iniciovať potrebu vytvorenia združenia ... (SK-BIOM) pestovateľov biomasy ako primárnej suroviny pre sektor energetiky a jej potenciálnych odberateľov, či koncových

užívateľov biopaliva.C. Vytvoriť databázu poznatkov a poskytovať ich členom.

Organi-zácia predaja

Manaž-ment ťažby

Výskum a vývoj

Regionálne úradyKommunálny

zásobovatelia energiou

Politici alobizmus

Vlastníci pôdy

Plánovač a konzultant

k RRD

Rastlinná a materiálna základňa

Konštrukcia elektrární

Inžinierstvo elektrární

Financovanie elektrární a

vlastnícke vzťahy

Sieť RRD & SCZT na

Slovensku

BIO-HEAT / BIO-TEPLO

„Informačná podpora využívaniu biomasy získanej z energetických plantáží ako biopaliva pre systémy CZT ... v strednej a východnej Európe“

Lesná štiepka - perspektívne tuhé

biopalivo

v roku 2008 - 122 tis. ton v roku 2008 - 122 tis. ton LESY Slovenskej republiky, š. p. sú najvýznamnejším lesohospodárskym podnikom na SlovenskuLESY SR, š. p. obhospodarujú významný potenciálny zdroj

biomasy na energetické účely• obhospodarujú 968 034 ha 48 % lesnej pôdy SR• plánovaná ročná ťažba 4 674 000 m3

• skutočná ťažba v roku 2008 4 718 000 m3

– z toho kalamita 2 931 000 m3

Náš potenciálny zdroj biomasy je 1 200 000 ton ročne.

Energetická štiepka je novým produktom š. p. LESY SR výroba lesnej štiepky v roku 2004 – 20 tis. ton v roku 2005 – 90 tis. ton v roku 2006 – 127 tis. ton v roku 2007 – 130 tis. ton v roku 2008 - 122 tis. ton v roku 2009 - 150 tis. ton v roku 2010 - 700 tis. ton - požiadavka

Spracovávanie poťažbových zvyškov z lesa ako primárnej suroviny pre produkciu biopaliva -

drevných štiepok

Palárikovo

RC Trenčín

RC Levice

ČadcaNámestovo

Revúca

STREDISKO BIOMASA

Košice

RC R.Sobota

Predpokladaný vývoj využiteľných zdrojov palivovej dendromasy v štátnych lesoch

obhospodarovaných podnikom Lesy SR š.p.

Dendromasa

Rok2010 2015 2020

množstvo tis. ton

Tenčina a nezužitkovaná hrubina 786 883 896Prerezávky 38 41 46Manip. odpady z evidovanej ťažby 267 261 259Palivové drevo 192 211 224Ročný využiteľný potenciál 1283 1396 1425Energetická hodnota, PJ 14,0 15,2 15,5Poznámka: Platí pri súčasnom stave obmedzení produkčných možností

(chránené územia).

Princíp recyklácie a chodu energetickej plantáži s KRD, BIO-HEAT

Prosím ak sú nejaké otázky?

Kontakt: prof. Ing. Jozef VÍGLASKÝ, CSc.Adresa: Technická Univerzita vo Zvolene T. G. Masaryka 24, 960 53 ZVOLENTel: +421 45 5206 875Fax: +421 45 5206 875E-mail: [email protected]: www.tuzvo.sk

Technical University in Zvolen, and

Slovak University of Agriculture in Nitra

Ďakujem Vám za pozornosť!Ďakujem Vám za pozornosť!

IEE projekt: BIO-HEAT / BIO-TEPLOIEE projekt: BIO-HEAT / BIO-TEPLO

Teplárenské združenie na Slovensku

Documents

Transcript of Teplárenské združenie na Slovensku