Technologie mikro-kogeneracji oparte na biogazie

1. Technologie mikro-kogeneracji oparte na biogazie dr inż. Rafał Lewicki mgr Łukasz Kowalczyk

2. DYREKTYWA 2004/8/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG • ZAŁĄCZNIK I • a) turbina gazowo-parowa z odzyskiwaczami ciepła • b) turbina parowa przeciwprężna • c) turbina parowa upustowo-kondensacyjna • d) turbina gazowa z odzyskiwaczami ciepła • e) silnik spalinowy • f) mikroturbiny • g) silniki Stirlinga • h) ogniwa paliwowe • i) silniki parowe • j) organiczny obieg Rankine’a • k) pozostałe rodzaje technologii lub ich kombinacje spełniające definicję przedstawioną w art. 3 lit. a) < 50 kW

3. SILNIKI SPALINOWE • Silnik spalania wewnętrznego • Wymagane: • stabilne parametry gazu • oczyszczanie gazu • Odbiór ciepła z chłodzenia silnika i spalin • Efektywność w kogeneracji ok. 80% • Stosunkowo niski koszt kapitałowy • Sprawdzona technologia • Wymaga regularnej i okresowej obsługi

4. MIKROTURBINY GAZOWE • Silnik spalania wewnętrznego • Wymagane: • stabilne parametry gazu • oczyszczanie gazu • sprężanie gazu • Odbiór ciepła ze spalin • Efektywność w kogeneracji ok. 80% • Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe i napraw • Nie wymaga częstej obsługi

5. SILNIKI STIRLINGA • Silnik spalania zewnętrznego • Wymagane: • parametry gazu w szerokim zakresie • niekiedy oczyszczanie gazu • Odbiór ciepła z układu chłodzenia i spalin • Efektywność w kogeneracji > 90% • Stosunkowo niskie koszty kapitałowe i napraw • Nie wymaga częstej obsługi

6. ORC • Turbina napędzana płynemorganicznym • Wymagane: • źródło ciepła (gazy spalinowe, spalanie biomasy, instalacja geotermalna, słońce) • Odbiór ciepła z kondensera • Stosunowo niska efektywność w kogeneracji • Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe • Nie wymaga częstej obsługi, niezawodna • Niski poziom oddziaływania na środowisko

7. MIKROTURBINY PAROWE • Turbina poruszana parą wodną • Wymagane: • źródło ciepła (gazy spalinowe, spalanie biomasy, słońce) • para wodna pod ciśnieniem (10 -12 bar abs.) • Odbiór ciepła z kondensera • Stosunowo niska efektywność w kogeneracji (ok. 60%) • Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe • Niewiele rozwiązań komercyjnych, więcej w fazie badawczo-rozwojowej www.greenturbine.eu engineer.euweb.cz

8. OGNIWA PALIWOWE • Przetwarzanie energii chemicznej w elektryczną • Wymagane paliwo: • Wodór, metanol – niskotemperaturowe • Metanol, kwas fosforowy, TSOFC, MCFC – wysokotemperaturowe • Efektywność: 20 – 90% • Stosunkowo wysokie koszty kapitałowe • Niewiele rozwiązań komercyjnych, więcej w fazie badawczo-rozwojowej www.firstfuelcells.com

9. OGNIWA TERMOELEKTRYCZNE • Konwersja termojoniczna • Efektywność 10% • Zjawisko Seebeck’a • efekt powstawania różnicy potencjałów  elektrycznych na styku metali lub półprzewodników • Wysokie koszty kapitałowe • Faza badawczo-rozwojowa physicsworld.com

10. MIKROKOGENERACJA - KORZYŚCI • Układy hybrydowe • Jednoczesne zastosowanie kilku technologii, wzajemnie się uzupełniających • Minimalizacja strat energii • Ciągłość pracy • Lokalna generacja energii elektrycznej i cieplnej • Bezpieczeństwo energetyczne kraju • Minimalizacja strat przesyłu energii • Zainteresowanie właściciela instalacji utrzymaniem ruchu • Oszczędności w budżecie • Generacja miejsc pracy (instalacja, obsługa)

11. GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE CIEPŁA... • Warunki techniczne • dobór technologii • bilans energetyczny • wykonalność instalacji • transport ciepła i elektryczności • Uwarunkowania nie-techniczne • ekonomika projektu • lokalizacja • możliwości wykorzystania ciepła i elektryczności w gospodarstwie • miejscowe przedsiębiorstwa wykorzystujące ciepło • Przykład: • odzysk ciepła z MikroCHP (silnik Stirlinga) • suszenie drewna

12. GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE CIEPŁA W ROLNICTWIE • Suszenie • Podgrzewanie • Ogrzewanie • Generacja chłodu • Utrzymywanie stałej temperatury w komorze fermentacyjnej • Szklarnie, tunele • Suszenie owoców, siana, słomy, ziarna, drewna, grzybów • Hodowla ryb • Klimatyzacja pomieszczeń hodowlanych • Przechowywanie i magazynowanie • .........

13. TARYFY GWARANTOWANE: FIT - UK Koniec 2013: 2,2 GW mocy zainstalowanej (1,9 GW PV) 448 222 instalacji (99% PV) instalacje domowe 66% (1,5 GW) 96% ogólnej ilości instalacji

14. Mikro CHP pilot <= 2 kW (UK) • 2013: • Ilość instalacji 448 222 = 1,05% • Moc zainstalowana 2 231 073 kW = 0,02%

15. WYSOKOŚĆ TARYF GWARANTOWANYCH • https://www.gov.uk/feed-in-tariffs/overview • Sprzedaż do sieci nadmiaru energii • Taryfa eksportowa – 4,5 pensa/kWh(22,5 groszy/kWh) • Dla instalacji zakwalifikowanych do FIT po 1 sierpnia 2012 • Taryfa eksportowa – 3,2 pensa/kWh(16 groszy/kWh) • Dla instalacji zakwalifikowanych do FIT przed 1 sierpnia 2012

16. Projekt ACUMEN LIFE+ Agencji Środowiska Anglii i Walii • Zademonstrowanie sposobów redukcji emisji metanu i wykorzytsania biogazu z zamkniętych składowisk odpadów komunalnych (2012 – 2015) • www.environment-agency.gov.uk/acumen • Zastosowanie i sprawdzenie w praktyce istniejących i nowatorskich technologii • Określenie możliwości technicznych i ekonomicznych zastosowania wybranych technologii • Model analizy kosztów i korzyści • Odniesienie do zmian klimatu • MIKRO KOGENERACJA – TESTY W PRAKTYCE

17. DZIEKUJĘ ZA UWAGĘ • Dostępne technologie ü • Warunki do zastosowania technologii • Techniczne ü • Nie-techniczne (ekonomiczne, prawne)? • Mechanizmy motywujące do działania ?