Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Uklady kogeneracyjne

na gaz ziemny

Maciej Chaczykowski

Zaklad Systemów Cieplowniczych i Gazowniczych

Wydzial Inzynierii Srodowiska

Politechnika Warszawska

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

980

372

245

500

80%

80%

55%

34%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Elektrownia

kondensacyjna

wegiel

Elektrownia

kondensacyjna

gaz

Elektrocieplownia

wegiel

Elektrocieplownia

gaz

Emisja CO

2

(gkWh )

Sprawnosc procesu

Emisja CO

2

w róznych procesach

wytwarzania energii

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Limity emisji CO

2

238,3

199,1

208

132

284

0

50

100

150

200

250

300

mln. ton

2005-2007

2008-2012

Ogólem

Energetyka

Wnioskowane

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Cena enerii elektrycznej

w spólce

obrotu energia

*Taryfa G11 – gospodarstwa domowe (zlkWh)
(stan: pazdziernik 2008) - cena netto energii (bez
oplat przesylowych i podatków).

343,6

282,3

263,9

251,7

221,1

gaz

456,6

325,3

286,0

259,7

194,1

wegiel kamienny

100 €

50 €

35 €

25 €

bez darmowej alokacji uprawnien,
przy cenie CO

2

(€tone)

z uprawnieniami
do emisji CO

2

*

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Udzial elektrocieplowni w wytwarzaniu

energii elektrycznej w wybranych krajach UE

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Porównanie kogeneracji

z technologia tradycyjna

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podstawowe uklady skojarzone

wykorzystujace paliwa gazowe

• uklady CHP z gazowymi silnikami spalinowymi,

• uklady CHP z turbinami i mikroturbinami gazowymi,

• elektrocieplownie gazowo-parowe,

• elektrocieplownie gazowo-parowe dwupaliwowe (np.

weglowo-gazowe),

• uklady CHP z ogniwami paliwowymi oraz uklady

hybrydowe z ogniwami paliwowymi i turbinami gazowymi
lub mikroturbinami gazowymi.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Glówne przyczyny deficytu

mocy elektrowni

• Ograniczenia technologiczne przy produkcji w

elektrocieplowniach (w okresie letnim),

• Ograniczenia spowodowane temperatura wody

chlodzacej w niektórych elektrowniach (w okresie
letnim),

• Ograniczenia z powodu braku przepustowosci sieci

przesylowej przy wysokich temperaturach (w okresie
letnim),

• Niski wskaznik wykorzystania silowni wiatrowych w

warunkach polskich (niedostepnosc 75%)

zr. UCTE System Adequacy Forecast 2008-2020

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Elementy typowego ukladu

kogeneracyjnego CHP

• silnik tlokowy lub turbina gazowa,

• generator,

• system wymienników ciepla lub kociol odzyskowy,

• system automatycznego sterowania (nawet zdalnego),

• system filtrów powietrza i uklad odprowadzenia spalin (z

tlumikiem halasu),

• chlodziarka absorpcyjna (w ukladach klimatyzacyjnych

lub chlodniczych).

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zalety gazowych ukladów

kogeneracyjnych malej mocy

• optymalne dopasowanie ukladu do potrzeb

indywidualnego odbiorcy,

• wysokie sprawnosci energetyczne urzadzen i bardzo

male wskazniki emisji,

• postep techniczny w budowie turbin gazowych oraz

tlokowych silników spalinowych zasilanych gazem,

• wzrastajaca podaz urzadzen na rynku,

• mozliwosc spalania gazów niskometanowych,

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zalety gazowych ukladów

kogeneracyjnych malej mocy (c.d.)

• male rozmiary elektrocieplowni i praktycznie

bezobslugowa eksploatacja,

• konkurencja na rynku paliw i energii oraz rozwój

lokalnych rynków nosników energii,

• odpowiednia polityka energetyczna zachecajaca do

inwestowania w uklady kogeneracyjne,

• korzystne wskazniki ekonomiczne dla inwestycji, a

przede wszystkim krótkie okresy zwrotu nakladów
(nawet ponizej 3 lat).

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dobór ukladów CHP

Tryby pracy ukladu kogeneracyjnego

• praca zorientowana na pokrycie zapotrzebowania na

cieplo,

• praca zorientowana na pokrycie zapotrzebowania na

energie elektryczna,

• praca modulu bez skojarzenia,

• uklad nie pracuje,

• praca w trybie ekonomicznym.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dobór mocy ukladów CHP

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Wskaznik oplacalnosci ukladu kogeneracyjnego

Wartosc biezaca netto jest funkcja:

•

rodzaju, mocy i liczby urzadzen wchodzacych w sklad ukladu (silniki
tlokowe, turbiny gazowe, kotly odzyskowe, sprezarkowe lub
absorpcyjne urzadzenia chlodnicze, zasobniki ciepla itd.).

•

charakterystyk technicznych urzadzen (ze wzgledu na obciazenie
oraz parametry otoczenia),

•

trybu pracy urzadzen, rodzaju dopasowania pracy ukladu
kogeneracyjnego do ksztaltu taryf nosników energii (energia
elektryczna, cieplo, gaz ziemny systemowy).

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podstawowe uwarunkowania oplacalnosci

ukladów kogeneracyjnych

• cena paliwa gazowego (drozszy gaz ziemny sieciowy lub

tansze nietypowe paliwa, jak biogazy, gaz z
odmetanowania kopaln itp.),

• cena sprzedazy energii elektrycznej (wysoka w

przypadku unikniecia zakupu lub nizsza w przypadku
sprzedazy do sieci),

• stopien wykorzystania mocy cieplnej (w zaleznosci od

dopasowania mocy ukladu do krzywych
zapotrzebowania).

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Uklady kogeneracyjne i potencjalnie mozliwe do

uzyskania wskazniki oplacalnosci

Uklady kogeneracyjne o bardzo wysokich

wskaznikach oplacalnosci:

- elektrocieplownie zasilane nietypowymi paliwami

gazowymi

Uklady kogeneracyjne o wysokich lub srednich

wskaznikach oplacalnosci:

- elektrocieplownie przemyslowe zasilane gazem

systemowym.

- zawodowe komunalne elektrocieplownie zasilane gazem

ziemnym pozasystemowym,

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Uklady kogeneracyjne i potencjalnie mozliwe do

uzyskania wskazniki oplacalnosci (c.d.)

- elektrocieplownie przemyslowe lub komunalne o bardzo

duzym stopniu wykorzystania mocy cieplnej

Uklady kogeneracyjne o niskich wskaznikach
oplacalnosci:

- zawodowe komunalne elektrocieplownie zasilane gazem

ziemnym systemowym.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Przeszkody utrudniajace rozwój

ukladów CHP

• strukturalne,

• ekonomiczne,

• technologiczne.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology , Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Konkurencyjnosc technologii

generacji rozproszonej

45-50

1000

40-45

1500

Elektrownie wiatrowe

15-20

3000-5000

10

7000

Ogniwa fotowoltaiczne

60-70

1000-1500

40-50

3000

Ogniwa paliwowe

48

200

40

200-250

Silniki Diesla

45

300

35

300-870

Male turbiny gazowe

42

200-500

32

200-800

Gazowe silniki spalinowe

37

300

28

350-1250

Mikroturbiny gazowe (25-100
kW)

Generacja rozproszona

45-50

900

42

900-1300

Turbiny parowe (wegiel)

62-63

350

57

500

Uklady kombinowane

45

200

35

340-450

Turbiny gazowe

Generacja scentralizowana (systemowa)

Sprawnosc,
%

Naklady inwestycyjne,
USD/kW

Sprawnosc,
%

Naklady inwestycyjne,
USD/kW

Nastepna generacja

Obecnie dostepne

Technologia