KOGENERACJA CZY JUŻ POLIGENERACJA WYZWANIEM DLA RYNKU ENERGII ??? Waldemar Kamrat Politechnika Gdańska XVII Konferencja GAZTERM Międzyzdroje, 12-14 maja 2014 r.

Wprowadzenie Konieczność modernizacji Kotły węglowe ? Kogeneracja ? Poligeneracja ? Zachęty dla inwestorów ?? Problemy oceny opłacalności ???

Cel: liberalizacja rynków energii ??? Stworzenie realnych możliwości konkurencji, skutkującej obniżką cen energii dla odbiorców Zmniejszenie kosztów własnych funkcjonowania przedsiębiorstw energetycznych

Uwarunkowania rozwoju(1) Nowe możliwości i nowe wyzwania, szczególnie w zakresie harmonizacji kwestii gospodarczych, prawnych, ochrony środowiska i współpracy międzynarodowej. Zapewnienie spójności polityki energetycznej z polityką gospodarczą, oraz konsekwencja w realizacji planów i programów, aby wykorzystać tworzące się możliwości

Uwarunkowania rozwoju(2) Dopasowanie do nowych standardów techniki, ekologii i organizacji – wdrożenie nowoczesnych technologii w elektrowniach, elektrociepłowniach, systemach przesyłowych i przemyśle Możliwości finansowania rozwoju

Stan sektora paliwowo-energetycznego Pokrywanie potrzeb energetycznych odbywa się w oparciu o rozległą infrastrukturę techniczną, której stan i eksploatacja sprawiają określone kłopoty: Przestarzała i częściowo przewymiarowana struktura majątku produkcyjnego oraz przerost zatrudnienia Znaczne zasoby surowców energetycznych – przede wszystkim jednak paliw stałych: węgla kamiennego i brunatnego (gaz ziemny i ropa naftowa wymagają uzupełnień z importu) Ujemny wpływ dominacji bloków spalających węgiel na wskaźniki ekologiczne oraz na elastyczność i bezpieczeństwo energetyczne

Determinanty zmian Wg dostępnych analiz dalszy wzrost zapotrzebowania na energię i ciepło może być pokrywany m.in. przez elektrownie gazowo-parowe, a po 2030 roku także przez elektrownie nowej generacji Założenie: spodziewany postęp technologiczny i konkurencja rynkowa spowoduje, że paliwa i technologie „przyszłości” zostaną skutecznie wdrożone do procesów wytwarzania energii Ewentualne zahamowanie/spowolnienie procesów rynkowych i rozwoju konkurencji będzie pogarszać sytuację rozwoju , a więc rynków paliw i energii

Konkurencja vs monopol Podsektory: wytwórczy i dostawy usług energetycznych są obszarami konkurencji, ale podsektory sieciowe: przesyłu i dystrybucji, nadal są domeną monopolu naturalnego Zapobieganie utrwalaniu tendencji monopolistycznych wymaga sprawnych mechanizmów regulacji !

Potencjalni interesariusze skojarzonej gospodarki energetycznej Ciepłownictwo/Elektrociepłownictwo Zakłady chemiczne z własnymi źródłami wytwarzania energii Zakłady petrochemiczne z własnymi źródłami wytwarzania energii Konwergencja sektorów wytwarzania energii

Obszar implementacji kogeneracji Źródła o małych i średnich mocach oraz rocznym zapotrzebowaniu na ciepło dla potrzeb cwu ( lub technologii) zapewniającym maksymalnie długi czas roczny użytkowania mocy. Potencjał wdro- żeniowy układów kogeneracyjnych – ponad 110 obiektów/roczna produkcja ciepła od 3,8 - 37 TJ (układy silnikowe) , ponad 220 obiektów/roczna produkcja ciepła 70 - 236 TJ (układy turbinowe)

Układy kogeneracyjne/poligeneracyjne Elektrociepłownia turbogazowa Elektrociepłownia silnikowa Elektrociepłownia na odpady Trigeneracja Elektrociepłownia hybrydowa

Wykres rocznego obciążenia

Układ skojarzonej produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu wykorzystujący ziębiarkę absorpcyjną

Główne czynniki decydujące o wyborze systemu chłodzenia

Wyzwania unijnej polityki energetyczno-klimatycznej Klimat vs Energetyka 1. Zeroemisyjne technologie energetyczne 2. Nowe źródła gazu syntezowego dla chemii 3. Odzyskiwanie cennych materiałów

Przykład źródła poligeneracyjnego (1) Wytworzona Moc: 283 MWe ; 125 MWt Produkcja Syn-Gazu: 1,42 mld Nm3/rok Wychwycone CO2: 3 100 000 Mg/rok Ograniczenie emisji CO2 : 92 % Zużycie paliwa (węgiel + biomasa): 1,9 + 0,21 mln ton /rok Nakłady inwestycyjne: 5,1 mld zł

Sprężanie i skraplanie CO2 Przykład źródła poligeneracyjnego (2) Para WP 125 MW t Zgazowania Reaktory Konwersja CO Usuwanie siarki i CO2 Syn – Gaz 1, 42 mld Nm3/rok Tlenownia Sprężanie i skraplanie CO2 Składowanie CO2 2,3 mln Mg/rok Węgiel GP TG Energia el. Biomasa P=309MW e GP TP Para WP Kocioł odzysknicowy 17

Przykład źródła poligeneracyjnego (3) 260 000 Mg CO2/rok 8 % WĘGIEL KAMIENNY 1, 90 mln Mg/rok 100% 770 000 Mg CO2/rok (metanol) 23 % 2 330 000 Mg CO2/rok 69 % BIOMASA 0,21 mln Mg/rok 92 % Całkowita emisja 8% - 10% (biomasa) = -2 % Połączenie technologii zgazowania węgla, IGCC i CCS oraz możliwość wprowadzenia do procesu biomasy w ilości do 10% pozwoli uzyskać ujemny wskaźnik emisji CO2 18

Elektrownia Poligenera-cyjna jednostka demonstra- cyjna Nakłady inwestycyjne oraz ceny graniczne dla wytwarzanych produktów; przypadek bazowy: emisja CO2 w ramach przyznanych uprawnień - bez sekwestracji CO2 Parametr Jedn. IGCC Układ produkcji gazu syntezowego Elektrownia Poligenera-cyjna jednostka demonstra- cyjna Nakłady inwestycyjne mln PLN 2 663,00 1 700,90 4 363,90 Koszty wytworzenia   Energia elektryczna PLN/MWh 296 192 Gaz syntezowy PLN/ 1000 Nm3 331 455* * przyjęta graniczna cena gazu syntezowego (grudzień, 2008r.), uznana za rynkowo atrakcyjną dla uczestników projektu (cena gazu syntezowego wytwarzanego na bazie gazu ziemnego) 19

Elektrownia Poligeneracyjna jednostka demonstracyjna Koszty inwestycyjne oraz ceny graniczne dla wytwarzanych produktów; sekwestracja CO2 Parametr Jedn. IGCC Układ produkcji gazu syntezowego Elektrownia Poligeneracyjna jednostka demonstracyjna Koszty inwestycyjne mln PLN 3 025,2 2 005,20 5 030,40 w tym:   Separacja i sprężanie CO2 200,4 31,3 231,7 Transport i składowanie CO2 273 546 Koszty wytworzenia Energia elektryczna PLN/MWh 410 350 Gaz syntezowy PLN/ 1000 Nm3 365 455* * przyjęta graniczna cena gazu syntezowego (grudzień, 2008r.), uznana za rynkowo atrakcyjną dla uczestników projektu (cena gazu syntezowego wytwarzanego na bazie gazu ziemnego) 20

Prognozowane koszty gazu syntezowego w zależności od ceny energii elektrycznej oraz obszar efektywności ekonomicznej źródła poligeneracyjnego 21

Opłacalność układów skojarzonych Nakłady inwestycyjne Czas użytkowania mocy Koszty paliwa

Ocena efektywności Rachunek opłacalności ekonomicznej Analiza efektywności energetycznej Metodyka oceny

Dynamiczny koszt jednostkowy   Σ ( KI i + KE i) ( 1 + p)-i DGC = ------------------------------- Σ EE i (1 + p)-i DGC– koszt jednostki energii, KIi – koszty inwestycji w roku i , KEi – koszty eksploatacji w roku i, EEi – produkcja energii w roku i, p - stopa dyskonta  

Badania studiów przypadku Zrealizowane projekty kogeneracyjne Wybór racjonalnego projektu Wyższość układu kogeneracyjnego w odniesieniu do kotłów węglowych

Wnioski Dobór układów skojarzonych – zasada maksy-malizacji rocznego czasu użytkowania mocy Efekty ekonomiczne , techniczne , ekologiczne Kompleksowa analiza techniczno-ekonomiczna vs ceny paliw, urządzeń , wymagania ochrony środowiska, uwarunkowania formalno-prawne

Zamiast zakończenia

Bibliografia: 1. Kamrat W Bibliografia: 1. Kamrat W.: Metody oceny efektywności inwestowania w elektroenergetyce.Wyd.PG ,Gdańsk 2004 2. Kamrat W.: Materiały źródłowe Katedry Elektroenergetyki PG ( 2008-2012),Gdańsk 2012 3. Tchórz J.: Projekt poligeneracyjny. ZA Kędzierzyn,2009 Dziękuję za uwagę