PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI, Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechnika Śląska Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Rynek Ciepła, Nałęczów, 17-19 października 2012

Układ generacji gazu procesowego Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ generacji gazu procesowego ηGG % 63 ηIOG % 95 C % 41,63 H 4,93 O 38,22 N 0,16 S 0,03 Wilgoć 14,60 Popiół 0,43 Wd kJ/kg 14200 Ech_01 kW 1500 t12 ºC 40 H2 % 5,9 CH4 1,7 CO 19,8 CO2 7,5 N2 44,3 H2O 20,8 t11 ºC 950

Układ generacji energii elektrycznej oraz ciepła użytecznego Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ generacji energii elektrycznej oraz ciepła użytecznego A. Układ z silnikiem tłokowym e = 90% h = 97% t12 =40°C tg/tz=90°C/70°C B. Układ z turbina gazową

Układ z silnikiem tłokowym – rezultaty Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ z silnikiem tłokowym – rezultaty

Układ z turbiną gazową – rezultaty Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ z turbiną gazową – rezultaty

Analiza ekonomiczna - metodologia Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Analiza ekonomiczna - metodologia Przyjęte wskaźniki oceny efektywności ekonomicznej: Zaktualizowana wartość netto: Wskaźnik zaktualizowanej wartości netto: gdzie: CF – strumień przepływu gotówki J – poniesiony nakład inwestycyjny, Oszacowanie nakładów na realizację projektu inwestycyjnego Zaktualizowana wartość netto: gdzie: kJ – jednostkowy nakład inwestycyjny X – charakterystyczna wielkość

Analiza ekonomiczna - założenia Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Analiza ekonomiczna - założenia Tabela. Wybrane założenia analizy ekonomicznej

Rys. Struktura przychodów dla analizowanych inwestycji Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Analiza ekonomiczna - rezultaty Tabela. Wybrane rezultaty analizy ekonomicznej zielonych żółtych Rys. Struktura przychodów dla analizowanych inwestycji

Analiza ekonomiczna - rezultaty Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Analiza ekonomiczna - rezultaty Rys. Wpływ zmiany ceny certyfikatów zielonych oraz ceny certyfikatów żółtych na wartość wskaźników NPV dla układu z silnikiem tokowym (linia ciągła) oraz turbiną gazową (linia przerywana) Rys. Wpływ zmiany ceny energii elektryczne oraz ceny ciepła na wartość wskaźników NPV dla układu z silnikiem tokowym (linia ciągła) oraz turbiną gazową (linia przerywana)

Analiza ekonomiczna - rezultaty Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Analiza ekonomiczna - rezultaty Rys. Wpływ wielkości instalacji (strumienia energii chemicznej podawanej biomasy) na wskaźniki NPV oraz NPVR (linia ciągła – układ z silnikiem tłokowym, linia przerywana – układ z turbiną gazową)

Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Wnioski Z przeprowadzonych analiz wynika, iż sprawność ogólna instalacji z silnikiem tłokowym jest wyższa o około 8,5 punktów procentowych niż dla instalacji z turbina gazową. Zasadniczym powodem tego jest konieczność użycia w układzie z turbina gazową sprężarki paliwa gazowego. Z uzyskanych rezultatów analiz ekonomicznych wynika, że układ silnika tłokowego zintegrowanego z instalacją zgazowania biomasy charakteryzuje się wyższą opłacalnością inwestycyjną niż układ z turbiną gazową. Niemniej jednak dla obu układów uzyskano dodatnie wartości zaktualizowane netto. Analizowany gaz ze zgazowania biomasy charakteryzuje się niską wartością opałową. Może to powodować trudności w jego spalaniu zarówno w silniku spalinowym, jak i turbinie gazowej. Ponadto wykorzystanie gazu wiąże się z koniecznością jego głębokiego oczyszczenia, zwłaszcza w przypadku zastosowania turbin gazowych.

Dziękuję

Układ z silnikiem tłokowym - założenia Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ z silnikiem tłokowym - założenia Praca silnika przy zasilaniu paliwem niskokalorycznym: wskaźnik względnej zmiany sprawności wytwarzania energii elektrycznej: wskaźnik względnej zmiany temperatury spalin opuszczających silnik: Podstawowe założenia dla silnika tłokowego: (dla obciążenia nominalnego) Paliwo projektowe: CH4=98%, N2=2% Sprawność wytwarzania energii elektrycznej 35,0% Sprawność ogólna silnika 90,0% Współczynnik nadmiaru powietrza 1,3 Temperatura spalin wylotowych z silnika 500ºC Temperatura spalin wylotowych z układu 120ºC

Układ z turbiną gazową - założenia Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ z turbiną gazową - założenia Podstawowe wskaźniki efektywności turbiny gazowej: Sprawność wytwarzania energii elektrycznej: Sprawność wytwarzania energii elektrycznej ujmująca energochłonność sprężarki paliwa: Sprawność wytwarzania ciepła użytecznego: Sprawność ogólna: Podstawowe założenia dla turbiny gazowej: (dla obciążenia nominalnego) Paliwo projektowe: CH4=98%, N2=2% Temperatura spalin za komorą spalania 900ºC Sprawność wewn. sprężarki i ekspandera 90,0% Temperatura spalin za wymiennikiem regeneracyjnym 350ºC Efektywność wymiennika regeneracyjnego 60% Temperatura spalin wylotowych z układu 120ºC

Układ z turbiną gazową – rezultaty Janusz KOTOWICZ, Aleksander SOBOLEWSKI Łukasz BARTELA, Anna SKOREK-OSIKOWSKA, Tomasz ILUK PORÓWNANIE EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH Z GENERATOREM GAZU PROCESOWEGO GAZELA Układ z turbiną gazową – rezultaty