Dni energii odnawialnej Energetyczne wykorzystanie biomasy, biogazu i biopaliw dr inż. Zbigniew Wyszogrodzki Brodnica, 30 maja 2009

Klasyfikacja nośników energii

Energia odnawialna Energia odnawialna: energia słońca, wiatru, wody, geotermalna biomasa biogaz Energia niekonwencjonalna (alternatywna) pompy ciepła ogniwa paliwowe

Podstawy prawne Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii. (Dz. U. Nr 156, poz. 969 z dnia 28 sierpnia 2008 r.)

Obowiązek zakupu energii Minimalny udział energii odnawialnej w łącznej sprzedaży energii dla odbiorców końcowych 2008 – 7,0 % 2009 – 8,7 % 2010–2012 – 10,4 % 2013 – 10,9 % 2014 – 11,4 % 2015 – 11,9 % 2016 – 12,4 % 2017 – 12,9 %

Koszt energii odnawialnej Udział kosztów zakupu praw majątkowych (świadectw pochodzenia) w cenie energii elektrycznej: 2008 – 22 zł/MWh 2009 – 26 zł/MWh

Energetyka wiatrowa

Energetyka wiatrowa Moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych w Polsce wynosi kilkaset MW (2008 r.) Planuje się jej wzrost do kilku tysięcy MW.

Przykładowa krzywa mocy Energetyka wiatrowa Przykładowa krzywa mocy (ENERCON E70 – 2.300 kW)

Energetyka wiatrowa Zalety: źródło „czystej” energii

Energetyka wiatrowa Wady: nieprzewidywalna wielkość produkcji, wrażliwość na warunki pogodowe, konieczność utrzymywania w gotowości źródeł konwencjonalnych, wysokie nakłady inwestycyjne, wysokie koszty energii, aspekty krajobrazowe i ekologiczne (hałas, zwierzęta).

Energetyka wiatrowa Zagadnienia inwestycyjne: atrakcyjna cena sprzedaży energii (158 zł/MWh) i praw majątkowych (ok. 258 zł/MWh), długotrwała procedura przygotowawcza, problemy lokalizacyjne (średnia prędkość wiatru, infrastruktura elektroenergetyczna), opłaty w okresie eksploatacji (m.in. podatki lokalne).

Energia z biopaliw Biopaliwa: wszystkie paliwa otrzymywane z biomasy (szczątków organicznych lub produktów przemiany materii roślin lub zwierząt, np. krowiego nawozu).

Energia z biomasy - definicje Biomasa: stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji

Energia z biomasy - definicje Uprawy energetyczne: plantacje zakładane w celu wykorzystania pochodzącej z nich biomasy w procesie wytwarzania energii

Energia z biomasy - definicje Biogaz: gaz pozyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów

Energia z biomasy Spalanie bezpośrednie: Spalanie biogazu: słoma, drewno, pelety, rośliny z upraw energetycznych. Spalanie biogazu: biogaz z procesu pirolizy, biogaz z procesu fermentacji.

Energia z biomasy Biopaliwa do zasilania silników spalinowych: olej roślinny surowy i przetworzony (biodiesel) – transport, biogaz (może zastąpić gaz ziemny) – energetyka, alkohole – etanol i metanol - transport

Energia z biomasy Rośliny oleiste: bogactwo składu chemicznego duże możliwości modyfikacji genetycznych zdolność gromadzenia glicerydów kwasów tłuszczowych olej rzepakowy: 50% zawartości stanowi kwas oleinowy estryfikacja kwasów tłuszczowych

Energia z biomasy Zgazowanie biomasy trudności z zapewnieniem podwyższonej zawartości metanu, problem z oczyszczaniem gazu syntezowego, degradacja pozostałych po pirolizie szkodliwych substancji, wysokie nakłady inwestycyjne, koszty transportu biomasy.

Energia z biomasy Układ z silnikiem spalinowym zintegrowanym ze zgazowaniem biomasy

Energia z biomasy Gaz z procesów fermentacyjnych oczyszczalnie ścieków, biogazownie rolnicze. lokalne zagospodarowanie ciepła, sprzedaż energii elektrycznej, bardzo tanie paliwo.

Biogaz - powstawanie Fermentacja beztlenowa, mokra, mezofilowa Temp. 38 – 42 C ph od 7,0 do 7,7 Okres fermentacji >30 dni Źródło: BIONEA

Biogaz – własności fizykochemiczne Skład: CH4 50 – 75% obj. CO2 25 – 50% obj. H2O 2 – 7% obj. H2S 20 – 20.000 ppm N2 <2% obj. H2 <1% obj. O2 <1% obj.

Biogaz – własności fizykochemiczne Wartość opałowa: 22,2 MJ/Nm3 dla porównania: Wartość opałowa gazu ziemnego: 34,7 MJ/Nm3

Substraty – surowce roślinne zboża: kukurydza, pszenica, żyto, jęczmień, rośliny oleiste: rzepak, słonecznik rośliny wysokobiałkowe: groch, łubin len koniczyna, trawa, lucerna kapusta, burak pastewny nać ziemniaka, nać buraka, słoma ….

Substraty – surowce odpadowe gnojowica bydlęca, świńska, obornik ptasi, odpady żywności (centra hurtowe, restauracje) odpady z przemysłu spożywczego (np. wytłoki) odpady tłuszczowe wywar gorzelniany, wysłodziny browarniane odpady poubojowe ….

Produkcja biogazu i energii Wydajność poszczególnych substratów (ηel = 38%)

Energia z biomasy Schemat elektrociepłowni z silnikiem spalinowym zasilanym biogazem

Energia z biomasy Odpady organiczne

Energia z biomasy Odpady organiczne – Donderen, Holandia Wkład: obornik bydlęcy, dodatek: obornik kurzy, kukurydza itp. Układ wytwórczy energii: 3 x 340 kWe

Energia z biomasy Składowiska odpadów

Energia z biomasy Oczyszczalnie ścieków

Korzyści z produkcji biogazu zmniejszenie zużycia paliw kopalnych, redukcja emisji zanieczyszczeń atmosfery, nieprzerwana i stabilna praca układów wytwarzania energii, atrakcyjne ceny energii, produkt uboczny: nawóz azotowy wysoka przyswajalność dla roślin wysoka płynność zmniejszona objętość zmniejszenie emisji zapachów

Sposoby wykorzystania biogazu spalanie w silnikach układów kogeneracyjnych spalanie w kotłach grzewczych Przyszłościowo, po odpowiednim przygotowaniu: paliwo do ogniw paliwowych paliwo do pojazdów podłączenie do sieci gazowniczej

Ogniwo paliwowe Paliwa: gaz ziemny, destylaty ropy naftowej, płynny propan, węgiel zgazyfikowany, etanol, metanol, biomasa, gazy ze składowisk odpadów organicznych i oczyszczalni ścieków

Dni energii odnawialnej Energetyczne wykorzystanie biomasy, biogazu i biopaliw dr inż. Zbigniew Wyszogrodzki Brodnica, 30 maja 2009