© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Szkolenie w zakresie oceny projektów Czystej Energii

Szkolenie w zakresie oceny projektów Czystej Energii

Zdjęcie Credut: Bioenerginovator

Spalanie Biomasy Ocena

Spalanie Biomasy Ocena

projektu

projektu

Ciepłownia na biomasę, Szwecja

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Zagadnienia

Zagadnienia

•

Podstawy systemów

Podstawy systemów

spalania biomasy

spalania biomasy

•

Prezentacja kluczowych kwestii

Prezentacja kluczowych kwestii

w analizie projektów spalania

w analizie projektów spalania

biomasy

biomasy

•

Wprowadzenie do modułu spalania biomasy

Wprowadzenie do modułu spalania biomasy

programu RETScreen

programu RETScreen

®

®

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

•

Ciepło dla

Ciepło dla



Mieszkalnictwa



Budownictwa społecznego



Procesów przemysłowych

…ale również…



Tworzenie nowych

miejsc pracy



Wykorzystanie odpadów

biomasowych



Możliwość zastosowania

w sieciowych systemach

cieplnych i odzyskiwania

ciepła odpadowego

Co zapewniają systemy

Co zapewniają systemy

spalania biomasy?

spalania biomasy?

Zdjęcie: Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-
Netzwork

Ciepłownia, dostarczanie ciepła dla Rapeseed, Niemcy

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

System spalania biomasy opis

System spalania biomasy opis

•

Ciepłownia

Ciepłownia



Odzysk ciepła odpadowego



Spalanie biomasy dla pokrycia
zapotrzebowania bazowego



Systemy szczytowe



Rezerwa systemowa

•

System dystrybucji ciepła

System dystrybucji ciepła



Ciepła woda na zasilaniu, woda
schłodzona na powrocie



Dla pojedynczych budynków lub
dla systemu ciepłowniczego

•

Zaopatrywanie w paliwo

Zaopatrywanie w paliwo



Zbiórka, składowanie i transport



Zautomatyzowane przenoszenie paliwa z zasobnika do spalania

Zdjęcie: Bioenergia Suomessa

Pakowanie w bele drobnych odpadów drzewnych, Finlandia

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

System spalania biomasy opis

System spalania biomasy opis

(cd.)

(cd.)

Schemat: Przewodnik inwestora. Małe Komercyjne Systemy Spalania Biomasy NRCan

Pobieranie biomasy
(wsadu)

Magazynowanie
biomasy
(wsadu)

Dostarczanie biomasy
(wsad)

Zasilanie ciepłą
wodą

System
odprowadzan
ia spalin i
komin

Odpopielanie i składowanie popiołu

Kocioł rezerwowy
i szczytowy

Przesył

Komora paleniskowa

Odpylanie

Wymiennik
ciepła

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Obciążenie szczytowe

Obciążenie szczytowe

a obciążenie podstawowe

a obciążenie podstawowe

Instalacje spalania biomasy mogą być dobierane pod:

Instalacje spalania biomasy mogą być dobierane pod:

•

Obciążenie szczytowe

Obciążenie szczytowe



Maksymalizacja zużycia biopaliwa

i minimalizacja zużycia paliw kopalnych



Większy, droższy system



Niska efektywność pracy przy częściowym

obciążeniu jeśli zapotrzebowanie jest zmienne

•

Obciążenie podstawowe

Obciążenie podstawowe



Praca z wydajnością bliską projektowej,

więc z wysoką sprawnością



Znacznie niższe koszty inwestycyjne



Wymagany system konwencjonalny dla pokrycia

obciążenia szczytowego

Wykres planowanego systemu

Biomasa

Szczyt

Wykres planowanego systemu

Biomasa

Szczyt

Obciążenie

(Moc)

Zapotrzebowani

e

(Energia)

Obciążenie

(Moc)

Zapotrzebowani

e

(Energia)

OCO

OCO

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Lokalne systemy ciepłownicze

Lokalne systemy ciepłownicze

•

Ciepło może być dostarczane z ciepłowni do wielu

Ciepło może być dostarczane z ciepłowni do wielu

pobliskich budynków do ogrzewania i przygotowania

pobliskich budynków do ogrzewania i przygotowania

ciepłej wody użytkowej

ciepłej wody użytkowej



Izolowane rury stalowe ułożone są na głębokości 0,6 do 0,8 m pod ziemią

•

Zalety w porównaniu do instalacji indywidualnych:

Zalety w porównaniu do instalacji indywidualnych:



Wyższa sprawność



Mniejsza emisja



Bezpieczeństwo



Komfort



Wygoda użytkowania

•

Wysokie koszty

Wysokie koszty

początkowe

początkowe

•

Wymaga większej

Wymaga większej

kontroli niż systemy

kontroli niż systemy

konwencjonalne

konwencjonalne

Zdjęcie: SweHeat

Zdjęcie: SweHeat

Elektrociepłownia Miejska

Ciepło sieciowe – rurociąg cieplny

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

•

Biomasa (wsad) zawiera

Biomasa (wsad) zawiera



Drewno i odpady drzewne (klocki, trociny,

pelety, wióry)



Odpady rolnicze (słoma, sieczka, łupiny,

ściółka i obornik)



Uprawy roślin energetycznych (odmiany

topól, siano, wierzba energetyczna)



Stałe odpady komunalne (MSW)

•

Istotne uwarunkowania

Istotne uwarunkowania



Wartość opałowa i zawartość wilgoci



Pewność, bezpieczeństwo i stabilna cena

dostaw



Możliwości transportu i składowania

Biomasa {Paliwo biomasowe}

Biomasa {Paliwo biomasowe}

Zdjęcia: Warren Gretz/ NREL Pix

Zdjęcia: ECOMatters Inc

Drewno do spalania jako biomasa

Łupiny orzechów włoskich do

spalania jako biomasa

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

•

Zrównoważona zbiórka biomasy:

Zrównoważona zbiórka biomasy:



Zerowa emisja gazów cieplarnianych

•

Niska zawartość siarki zmniejsza

Niska zawartość siarki zmniejsza

ilość kwaśnych deszczy

ilość kwaśnych deszczy

•

Lokalna emisja substancji

Lokalna emisja substancji

zanieczyszczających powietrze

zanieczyszczających powietrze



Cząstki stałe (sadza)



Zanieczyszczenia gazowe



Związki kancerogenne



Może być przedmiotem regulacji

co do dopuszczalnych wartości emisji

substancji szkodliwych do atmosfery

Atrybuty środowiskowe

Atrybuty środowiskowe

biomasy

biomasy

Zdjęcie: Warren Gretz/NREL Pix

Zdjęcia: Bioenerginovator

Wytłoki trzciny cukrowej

Wióry drewna

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Przykłady spalania biomasy

Przykłady spalania biomasy

Koszty instalacji

Koszty instalacji

•

Dla instalacji o mocy 150 kW

Dla instalacji o mocy 150 kW

do ogrzewania budynków o

do ogrzewania budynków o

powierzchni 800 m

powierzchni 800 m

2

2

:

:

1

1

700 $

700 $

18

18

000 $

000 $

Roczne koszty

Roczne koszty

paliwa

paliwa

8

8

000 $

000 $

1

1

000 $

000 $

Roczne koszty

Roczne koszty

EiK

EiK

80

80

000 $

000 $

21

21

000 $

000 $

Nakłady

Nakłady

inwestycyjne

inwestycyjne

Wióry drewna

Olej opałowy

6

6

,

,

70

70

40$/t

40$/t

Wióry drewna

Wióry drewna

1

1

,

,

70

70

10$/t

10$/t

Odpady młyńskie

Odpady młyńskie

5

5

,

,

80

80

0

0

,

,

20$/m

20$/m

3

3

G

G

a

a

z

z

8

8

,

,

50

50

0

0

,

,

30$/

30$/

l

l

Olej opałowy

Olej opałowy

15

15

,

,

60

60

0

0

,

,

40$/

40$/

l

l

Propan

Propan

22

22

,

,

50

50

0

0

,

,

08$/kWh

08$/kWh

En. elektryczna

En. elektryczna

Koszt ciepła

($/GJ)

Cena

•

Wysokie nakłady

Wysokie nakłady

inwestycyjne,

inwestycyjne,

potencjalnie niskie

potencjalnie niskie

koszty paliwa:

koszty paliwa:

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Uwarunkowania projektu

Uwarunkowania projektu

spalania biomasy

spalania biomasy

•

Dostępność, jakość i cena biomasy w stosunku do paliw

Dostępność, jakość i cena biomasy w stosunku do paliw

kopalnych

kopalnych



Przyszłe nie-energetyczne wykorzystanie biomasy (np. pulpa)



Kontrakty długoterminowe

•

Możliwa powierzchnia pod dostawy, składowanie

Możliwa powierzchnia pod dostawy, składowanie

i duże kotły

i duże kotły

•

Wymagana niezawodna i wyspecjalizowana obsługa

Wymagana niezawodna i wyspecjalizowana obsługa



Zaopatrzenie w paliwo oraz obsługa odpopielania

•

Przepisy środowiskowe dotyczące jakości powietrza

Przepisy środowiskowe dotyczące jakości powietrza

i zagospodarowania popiołu

i zagospodarowania popiołu

•

Ubezpieczenie i zagadnienia bezpieczeństwa

Ubezpieczenie i zagadnienia bezpieczeństwa

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Przykłady: Austria, Niemcy i Słowenia

Przykłady: Austria, Niemcy i Słowenia

Zbiorowe systemy

Zbiorowe systemy

energetyczne

energetyczne

•

Grupy budynków

Grupy budynków

zawierające szkoły, szpitale

zawierające szkoły, szpitale

i skupiska mieszkalne

i skupiska mieszkalne

Zdjęcie: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

Zdjęcie: Centrales Agrar-Rohstoff-

Marketing-und Entwicklungs-Netzwerk

Automatyczny załadunek wsadu

Kocioł na drewno

Zmiana zasilania ciepłowni z paliw kopalnych na

biomasę , Słowenia

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Przykład: Kanada

Przykład: Kanada

Budynki użyteczności publicznej i

Budynki użyteczności publicznej i

handlowo usługowe

handlowo usługowe

•

Indywidualne budynki mogą być zaopatrywane

Indywidualne budynki mogą być zaopatrywane

w ciepło z własnych kotłowni opalanych biomasą

w ciepło z własnych kotłowni opalanych biomasą



Użyteczność publiczna: szkoły, szpitale, budynki miejskie



Budynki handlowo usługowe: magazyny, garaże, itp.

Zdjęcie: ECOMatters Inc.

Niewielki, komercyjny system ogrzewania, Kanada

Zdjęcie: Grove Wood Heat

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Przykłady: Brazylia i USA

Przykłady: Brazylia i USA

Ciepło technologiczne

Ciepło technologiczne

•

Zwykle wykorzystywane tam gdzie jest

Zwykle wykorzystywane tam gdzie jest

produkowana biomasa i wymagane jest ciepło

produkowana biomasa i wymagane jest ciepło

technologiczne

technologiczne



Tartaki, cukrownie i wytwórnie wódki, produkcja mebli oraz

suszarnie w procesach rolniczych.

Zdjęcie: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

Zdjęcie: Ralph Overend/ NREL Pix

Zdjęcie: Warren Gretz/ NREL Pix

Wnętrze komory

paleniskowej

Wytłoki trzciny cukrowej do procesów

cieplnych w młynie, Brazylia

Trzcina cukrowa dla ciepła

procesowego, Hawaje

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

RETScreen

RETScreen

®

®

Moduł Spalania

Moduł Spalania

Biomasy

Biomasy

•

Analiza produkcji energii w dowolnym miejscu na

Analiza produkcji energii w dowolnym miejscu na

świecie, koszt w okresie żywotności i

świecie, koszt w okresie żywotności i

redukcja gazów cieplarnianych

redukcja gazów cieplarnianych



Od pojedynczych budynków do
dużych zgrupowań z siecią cieplną



Biomasa w obciążeniu szczytowym,
jako rezerwa oraz w odzysku ciepła
odpadowego



Wymiarowanie i oszacowanie kosztów
rurociągów sieci ciepłowniczej

•

Obecnie niedostępne analizy:

Obecnie niedostępne analizy:



Dużych ciepłowni (> 2,5 MW)



W zamian dostępny model CHP

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

RETScreen

RETScreen

®

®

Spalanie

Spalanie

biomasy Obliczenia

biomasy Obliczenia

energetyczne

energetyczne

Sprawdź e-Podręcznik

Ocena projektów w zakresie Czystej Energii:

RETScreen

®

Projektowanie i Przykłady

Rozdział: Spalanie biomasy

Wyznaczenie

ekwiwalentu ilości

stopniodni sezonu

grzewczego

Określenie

zapotrzebo- wania,

krzywej obciążenia i

ilości godzin pracy

przy pełnym

obciążeniu

Wyznaczenie

całkowitego

zapotrzebowania na

energię

Określenie

konfiguracji

energetycznej

Wyznaczenie ilości

paliwa

Obliczenie

zapotrzebowania

szczytowego

Dobór rurociągów

sieci cieplnej

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Przykłady weryfikacji modelu

Przykłady weryfikacji modelu

RETScreen

RETScreen

®

®

Spalanie biomasy

Spalanie biomasy

•

Wyznaczenie

Wyznaczenie

krzywej obciążenia

krzywej obciążenia



Porównano ze

Szwedzkim modelem

DD-IL dla 4 miast w

Europie i Ameryce

Północnej

•

Dobór rurociągów

Dobór rurociągów

sieci ciepłowniczej

sieci ciepłowniczej



Porównanie z

programem ABB R22

z dobrym rezultatem

•

Wartość opałowa drewna

Wartość opałowa drewna



Porównano z 87 próbkami kory drzewnej ze wschodniej Kanady



RETScreen

®

oszacowuje wartość opałową dla odpadów drzewnych z

dokładnością 5% dla danych z próbek

Krzywa przebiegu obciążenia – Uppsala, Szwecja

0

20

40

60

80

100

0

2 000

4 000

6 000

8 000

Liczba godzin

%

o

b

c

ią

że

n

ia

s

zc

z

y

to

w

e

g

o

RETScreen

DD-IL

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Wnioski

Wnioski

•

Koszt energii cieplnej z biomasy może być znacznie

Koszt energii cieplnej z biomasy może być znacznie

niższy od kosztu ciepła konwencjonalnego, nawet

niższy od kosztu ciepła konwencjonalnego, nawet

biorąc pod uwagę wyższe koszty początkowe

biorąc pod uwagę wyższe koszty początkowe

systemów biomasowych

systemów biomasowych

•

RETScreen

RETScreen

®

®

określa krzywą obciążenia, wymaganą

określa krzywą obciążenia, wymaganą

moc instalacji biomasowej i instalacji szczytowej

moc instalacji biomasowej i instalacji szczytowej

oraz dobiera rurociągi sieci ciepłowniczej przy

oraz dobiera rurociągi sieci ciepłowniczej przy

użyciu minimalnej ilości danych wejściowych

użyciu minimalnej ilości danych wejściowych

•

RETScreen

RETScreen

®

®

znacznie obniża koszty opracowania

znacznie obniża koszty opracowania

wstępnego studium wykonalności

wstępnego studium wykonalności

© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

Pytania?

Pytania?

Spalanie biomasy

RETScreen

®

International Ocena projektów Czystej Energii

www.retscreen.net

www.retscreen.net

Dla uzyskania dodatkowych informacji zapraszamy do odwiedzenia

strony internetowej RETScreen