Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej Szkolenie w zakresie oceny projektów Czystej Energii Instalacja skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej Zdjęcie: Warren Gretz, DOE/NREL PIX © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001 – 2005.

Zagadnienia Podstawy systemów skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej (CHP) Prezentacja kluczowych kwestii w analizie projektów CHP Wprowadzenie do modułu CHP programu RETScreen®

Elektrownia na biomasę, USA Co zapewniają systemy skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej (CHP)? Energia elektryczna Ciepło Mieszkalnictwo Budownictwo społeczne Procesy przemysłowe …ale również… Wzrost efektywności energetycznej Redukcja emisji i odpadów Redukcja strat PiD Możliwość zastosowania w systemach sieciowych Chłodzenie Elektrownia na biomasę, USA Zdjęcie: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

Powody do stosowania układów CHP Tradycyjne, scentralizowane systemy energetyczne są nieefektywne Połowa do dwóch trzecich energii tracona jest w postaci ciepła Ciepło to, może zostać zużyte na potrzeby procesów przemysłowych, ogrzewania, chłodzenia, itp. Energia elektryczna jest zwykle bardziej wartościowa niż ciepło energia odnawialna biomasa energia geotermalna 1 027 potrzeby własne węgiel 17 075 Straty przemiany 24 726 963 całkowite zużycie straty przesyłu i olej 3 215 energii dystrybucji 1 338 pierwotnej do produkcji gaz 8 384 energii elektrycznej produkcja 40 180 energii produkcja energii przemysł 5 683 elektrycznej energii elektryczna energia jądrowa brutto elektrycznej 7 777 dostarczona pozostali 15 454 netto do odbiorcy odbiorcy 7 470 energia wodna 2 705 14 491 13 153 Na podstawie World Alliance for Decentralized Energy

Idea CHP Równoczesna produkcja dwóch lub więcej typów energii użytkowej z pojedynczego źródła energii (tzw. „Kogeneracja”) Wykorzystanie ciepła odpadowego z urządzeń wytwarzających energię elektryczną

Rodzaje urządzeń i technologii CHP Urządzenia chłodnicze Sprężarka Chłodziarka absorpcyjna Pompa ciepła, itd. Urządzenia cieplne Kocioł / Piec / Grzejnik Rekuperator Urządzenia en. elektr. Turbina gazowa Turbina gazowa - obieg gazowo-parowy Turbina parowa Silnik tłokowy Ogniwo paliwowe, itd. Turbina gazowa Zdjęcie: Rolls-Royce plc Urządzenia chłodnicze Zdjęcie : Urban Ziegler, NRCan

Opis CHP (cd.) Rodzaje paliw Paliwa kopalne Gaz ziemny Olej opałowy Węgiel, itd. Paliwa odnawialne Odpady drzewne Gaz wysypiskowy (GW) Biogaz Odpady rolne Wytłoki z trzciny cukrowej Uprawy energetyczne, itd. Energia geotermalna Wodór, itd. Biomasa dla CHP Zdjęcie : Warren Gretz, DOE/NREL Gejzer geotermalny Zdjęcie : Joel Renner, DOE/ NREL PIX

Opis CHP (cd.) Zastosowania Pojedyncze budynki Obiekty handlowe i przemysłowe Budynki wielorodzinne Lokalne systemy energetyczne (n.p. komunalne) Procesy przemysłowe CHP Urząd Miasta Kitchener Zdjęcie: Urban Ziegler, NRCan GW CHP w lokalnym systemie energetycznym, Szwecja Mikro-turbina w szklarni Zdjęcie: Urban Ziegler, NRCan Zdjęcie: Urban Ziegler, NRCan

Lokalne systemy energetyczne Ciepło z instalacji CHP może być dostarczane do znajdujących się w pobliżu budynków wielorodzinnych na potrzeby ogrzewania i chłodzenia Izolowane rury stalowe ułożone są na głębokości 0,6 do 0,8 m pod ziemią Zalety w porównaniu do instalacji indywidualnej w każdym budynku: Wyższa sprawność Kontrola emisji dla jednej instalacji Bezpieczeństwo Komfort Wygoda użytkowania Wyższe koszty początkowe Elektrociepłownia Miejska Ciepło sieciowe – rurociąg cieplny Zdjęcie: SweHeat Zdjęcie: SweHeat

Rodzaje urządzeń energ. w RETScreen Koszt instalacji ($/kW) Koszty systemu CHP Koszty wysoce różne Koszty początkowe Urządzenia en. el. Urządzenia cieplne Urządzenia chłodnicze Sieci elektroenergetyczne Drogi dojazdowe Sieć rurociągowa Koszty eksploatacyjne Paliwo Obsługa i konserwacja Wymiana i remonty urządzeń Rodzaje urządzeń energ. w RETScreen Koszt instalacji ($/kW) Silnik tłokowy 700 - 2 000 Turbina gazowa 550 - 2 500 Turbina gazowa - obieg gazowo-parowy 700 - 1 500 Turbina parowa 500 - 1 500 System geotermalny 1 800 - 2 100 Ogniwa paliwowe 4 000 - 7 700 Turbina wiatrowa 1 000 - 3 000 Turbina wodna 550 - 4 500 Moduł fotowoltaiczny 8 000 - 12 000 Uwaga: Wartość kosztu instalacji w $ kanadyjskich z 1 stycznia 2005 Przybliżony kurs w tym czasie wynosił 1 CAD = 0,81 USD i 1 CAD = 0,62 EUR

Uwarunkowania projektu CHP Zabezpieczenie długoterminowych dostaw paliwa Kontrolowanie kosztów inwestycyjnych Zapotrzebowanie na ciepło i energię elektryczną Sprzedaż do sieci energii elektrycznej, jeśli nie jest zużyta na miejscu Typowa instalacja jest projektowana pod podstawowe obciążenie cieplne (t.j. minimalne obciążenie cieplne w normalnych warunkach pracy) Ilość wytworzonego ciepła odpowiada 100% do 200% wyprodukowanej energii elektrycznej Ciepło można wykorzystać do chłodzenia poprzez stosowanie chłodziarek absorpcyjnych Ryzyko związane z niepewnością co do przyszłych relacji cen energii elektrycznej i gazu ziemnego

Przykład: Kanada Pojedyncze budynki Budynki wymagające ogrzewania, chłodzenia i pewnych dostaw energii Szpitale, szkoły, budynki handlowo-usługowe, budynki rolnicze, itd. Szpital, Ontario, Kanada Zdjęcie: GE Jenbacher Silnik tłokowy Parowy kocioł odzyskowy Zdjęcie: GE Jenbacher Zdjęcie: GE Jenbacher

Przykład: Szwecja i USA Wiele budynków Grupa budynków zaopatrywana w ciepło i chłód z centralnej elektrociepłowni Uczelnie wyższe, kompleksy handlowe, społeczne, szpitale, kompleksy przemysłowe, itd. Lokalny system energetyczny Elektrociepłownia miejska Turbina użyta w MIT, Cambridge, Mass. USA Zdjęcie: SweHeat

Przykład: Brazylia Procesy przemysłowe Wytłoki trzciny cukrowej do procesów cieplnych w młynie, Brazylia Procesy przemysłowe z dużym, stałym zapotrzebowaniem na ciepło lub chłód są dobrymi kandydatami dla CHP Zdjęcie: Ralph Overend/ NREL Pix Możliwość stosowania w procesach, przy których powstają odpady, które mogą zostać wykorzystane do produkcji ciepła i energii elektrycznej

Przykład: Kanada i Szwecja Gaz wysypiskowy Wysypiska produkują metan będący odpadem procesu rozkładu Metan ten można wykorzystać jako paliwo dla chłodzenia, ogrzewania lub wytwarzania energii elektrycznej Obieg Zagospodarowania Gazu Wysypiskowego Produkcja pary Przetwarzanie Ujęcie GW - system orurowania Sprężarka Chłodnica/ Suszarka Produkcja en. elektr. Filtr Pochodnia Na podstawie: Gaz Metropolitan GW CHP w lokalnym systemie energetycznym, Szwecja Zdjęcie : Urban Ziegler, NRCan

RETScreen® Moduł CHP Oferuje także: Oceny ilości wytwarzanej energii, kosztów w cyklu żywotności oraz redukcji gazów cieplarnianych dla dowolnej lokalizacji Chłodzenie, ogrzewanie, energia elektryczna i ich kombinacje Turbiny gazowe lub parowe, silniki tłokowe, ogniwa paliwowe, kotły, sprężarki itd. Szeroki zakres paliw, od paliw kopalnych do biomasy i energii geotermalnej Różnorodność funkcjonujących strategii Narzędzie dla gazu wysypiskowego Lokalne systemy energetyczne Oferuje także: Możliwość wyboru języka i wybór jednostek oraz dodatkowe narzędzia dla użytkownika

RETScreen® Moduł CHP Możliwości konfiguracji (typy projektów) Tylko ogrzewanie Tylko energia elektryczna Tylko chłodzenie Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej Skojarzone wytwarzanie chłodu i energii elektrycznej Skojarzone wytwarzanie ciepła i chłodu Skojarzone wytwarzanie chłodu, ciepła i energii elektrycznej

RETScreen® CHP System ciepłowniczy

RETScreen® CHP System chłodniczy

RETScreen® CHP System elektroenergetyczny

RETScreen® CHP Obliczenia energetyczne Szacowanie mocy i zapotrzebowania na: Ÿ Ciepło; Ÿ Chłodzenie; i/lub Ÿ Energię elektryczną Dobór urządzeń Obliczenie energii dostarczonej oraz zużycia paliw Sprawdź e-Podręcznik Ocena projektów w zakresie Czystej Energii: RETScreen® Projektowanie i Przykłady Rozdział: Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej Uproszczony schemat działania modelu CHP

Przykłady weryfikacji modelu RETScreen® CHP Ogólna ocena przeprowadzona przez niezależnych konsultantów (FVB Energy Inc.) oraz wybranych użytkowników programu z przemysłu, przedsiębiorstw energetycznych, instytucji rządowych i naukowych Doskonałe rezultaty przy porównaniu z kilkoma innymi modelami i/lub danymi pomiarowymi (n.p. porównanie obliczeń dla turbiny parowej z obliczeniami w programie symulacji procesów energetycznych firmy GE tzw. GateCycle) Porównanie obliczeń dla turbiny parowej Kpph = 1 000 lbs/hr

Wnioski Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej (CHP) w sposób efektywny wykorzystuje ciepło, które w przeciwnym wypadku zostałoby zmarnowane RETScreen pozwala na uzyskanie krzywych okresowych zapotrzebowania i obciążenia, oblicza wartość energii dostarczonej oraz ilość zużytego paliwa dla różnych wariantów systemów ciepła, chłodzenia i/lub systemów elektroenergetycznych używając minimum danych wejściowych RETScreen umożliwia znaczne zaoszczędzenie kosztów wykonania wstępnego studium wykonalności

Pytania? www.retscreen.net Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej RETScreen® International Ocena projektów Czystej Energii Dla uzyskania większej ilości informacji zapraszamy do odwiedzenia strony internetowej RETScreen www.retscreen.net