Upload
miro-tezej
View
92
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Elektrane 07 CHP
Citation preview
K ij k t j jK ij k t j jKogeneracijska postrojenjaKogeneracijska postrojenjaProf dr sc Sejid TešnjakProf.dr.sc. Sejid TešnjakProf.dr.sc. Davor GrgićProf dr sc Igor KuzleProf.dr.sc. Igor Kuzle
DefinicijaDefinicijaKogeneracijaKogeneracija
iliK bi i i d j li k i l k ič ijKombinirana proizvodnja toplinske i električne energije
• Istovremena proizvodnja najmanje dva korisna oblika energije koristeći jedan primarni energentg j j p g
• Najrasprostranjenija je proizvodnja:– električne ili mehaničke energije teelektrične ili mehaničke energije te– toplinske energije za:
» grijanje» grijanje» hlađenje
2
DefinicijaDefinicijaKOGENER C J ( CHP b d hKOGENERACIJA (cogeneration or CHP -combined heatand power) je:
• termodinamički uzastopna proizvodnja dva ili više p p jkorisnih oblika energije iz jednog primarnog energetskog izvora (najčešće mehanička i toplinska) j pili
• kombinirana proizvodnja električne i toplinske p j penergije u jednom postrojenju
3
DefinicijaDefinicijaK i t li k ij t li k ij i d • Korisna toplinska energija toplinska energija proizvedena u procesu kogeneracije za zadovoljavanje ekonomski opravdane potrošnjetoplinske ili rashladne energijep g j
• Ekonomski opravdana potrošnja potrošnja koja ne prelazi potrebe za grijanjem ili hlađenjem koje bi se inače u tržišnim uvjetima mogle zadovoljiti nekim proizvodnim procesima različitim od kogeneracijezadovoljiti nekim proizvodnim procesima različitim od kogeneracije
• Mala kogeneracija kogeneracijska jedinica instalirane električne snage manje od 1 MW
• Mikro-kogeneracija kogeneracijska jedinica instalirane električne snage manje od 50 kW.T i ij s st k j s i d t i ličit blik • Trigeneracija sustav u kojem se proizvode tri različita oblika energije: električna, toplinska i rashladna
4
Potencijalne dobrobiti kogeneracijePotencijalne dobrobiti kogeneracijeUšt d i ij i ( j t š j i )• Ušteda primarne energije goriva (manja potrošnja goriva)veća energetska efikasnost procesa
• Izbjegavanje gubitaka u mreži• Izbjegavanje gubitaka u mrežiproizvodnja električne energije na mjestu potrošnje
• Smanjena emisija u okoliš u odnosu na konvencionalne proceseSmanjena emisija u okoliš u odnosu na konvencionalne proceseuz istu količinu proizvedene korisne energije manja potrošnja goriva
• Bolja sigurnost opskrbe energijom (decentralizirana proizvodnja)• Veća sigurnost i fleksibilnost opskrbe
Viš k k d ( j i č i ij )• Viša konkurentnost gospodarstva (smanjeni računi za energiju)bolja iskoristivost goriva = niža proizvodna cijena el. energije i toplinetopline
5
Potencijalne dobrobiti kogeneracijePotencijalne dobrobiti kogeneracije86 (Gubici)Odvojena 86 (Gubici)Odvojena
proizvodnjaKogeneracija
Gorivo zaTERMOELEKT.
Gorivo za termoelektranu Gorivo
(121) El. energija El. energija35+
PRIJENOS( ) g j 35
180180KOGEN. 100
Gorivo zagenerator pare Toplina50Toplina
(59)
GENERATORPARE
9 (Gubici)
(59)
15 (Gubici)
6
Potencijalne dobrobiti kogeneracijePotencijalne dobrobiti kogeneracije
Gorivo
Razdvojena proizvodnja el. i toplinske energije
El ktEl. energija
Gorivo
Ukupna efikasnost [%]
58.0200
8036
Elektrana100
Toplina
36%
Toplinska stanicaGorivo
100200Toplina
80%
Kogeneracijski sustav
El energijaUkupna efikasnost [%]
8505530
Kongeneracijskisustav
El. energija
30%
Toplina100
Gorivo
85.0100
55%
7
Kogeneracija je vrlo efikasna Kogeneracija je vrlo efikasna tehnologijatehnologijaSamo ako postoji stvarno tržište za električnu i Samo ako postoji stvarno tržište za električnu i toplinsku energiju Regionalno
tržišteDiversificiranotržište goriva
tržište električne energije
Fosilna gorivaUgljen i loživa ulja
Lib li i t žištLiberalizirano tržište plina
Domaća i lokana Lokalno tržištegoriva
Lokalno tržište toplinske energije
8
Struktura potrošnje - opskrbeStruktura potrošnje - opskrbePoduzetništvo Topl spremnik
Vjetroelektrane i
Individualna kućanstva
(mala industrija)
Klasična termoelektrana
Topl. spremnikdistribuirana proizvodnja
kućanstva
Poslovnezgrade
termoelektrana
Mikro kogeneracijag
Lokalna Toplinarski
sustavkogeneracija
Kotlovnica
Gradska naseljaP i d i liP i d i li
Industrijskakogeneracija
jPrirodni plinPrirodni plin
Velika industrija
9
g j
Kriterij izbora kogeneracijeKriterij izbora kogeneracijel š h bl k• analiza potrošnje energije i njezinih oblika
• najprihvatljivije rješenje i njegova ekonomska najprihvatljivije rješenje i njegova ekonomska isplativost
10
Kriterij izbora kogeneracijeKriterij izbora kogeneracijel k bl k • analiza konstantan primarni oblik energije• električna energijag j
• toplinska energija
klj č k it ij t b biti:• ključan kriterij treba biti:
• korisno potrošena toplinska energijap p g j
11
Kriterij izbora kogeneracijeKriterij izbora kogeneracijeM k i l k i • Maksimalna korisnost sustava:
• otpadna toplina
• ispušni plinovi
• rashladni sustavirashladni sustavi
• pokrivenost temeljnog
li k i • toplinskog i
• električnog opterećenja
12
Pristup analiziranju kogeneracijePristup analiziranju kogeneracijeO l d b b• Optimalno - dimenzioniranje prema baznim potrebama
• Ekonomske prednosti su vidljive nakon relativno dužeg p j gvremena korištenja, posebno u usporedbi s konvencionalnom sustavima
• Potpune ekološke prednosti mogu se uočiti samo razmatrajući proizvodnju energije na regionalnoj ili j p j g j g jčak na globalnoj razini
• U provedbi analiza postoji raznolikost u iskazivanju U provedbi analiza postoji raznolikost u iskazivanju rezultata - krajnji korisnik, investitor, financijska institucija, tijela upravej , j p
13
Tehnički parametri kogeneracijeTehnički parametri kogeneracijeEl kt ič i t j dj l j E E/F • Električni stupanj djelovanja E =E/Fc
• Toplinski stupanj djelovanja H =H/Fc• Ukupni stupanj djelovanja = E+ H =(E + H )/FcUkupni stupanj djelovanja = E+ H =(E + H )/Fc• Spec. potrošnja goriva q = 3600/ (kJg /kWh)• Omjer proizvedene električne i toplinske energije α = E/H j p p g j• (PTH – power-to-heat ratio)• Ušteda goriva u kogeneraciji SFC =(FSE + FSH ) – FC =FS
FC- FC• Omjer uštede goriva FESR = SFC/ FS
(FESR>0)(FESR 0)
14
Različite vrste i primjena Različite vrste i primjena kogeneracije kogeneracije
P dj l p m p imj ni: P dj l p m t hn l iji:Podjela prema primjeni:
Industrijska kogeneracija
Podjela prema tehnologiji:• kombinirani proces plinske turbine s
iskorištavanjem otpadne toplineIndustrijska kogeneracijaviše od 140°C • protutlačne parne turbine
• kondenzacijske parne turbine s oduzimanjem pare
Kogeneracija u zgradarstvuod 40°C do 140°C
p• plinske turbine s iskorištavanjem otpadne topline• motori s unutarnjim izgaranjem• mikroturbine
Specifični slučajevi:– javne toplane
mikroturbine• Stirlingovi motori• gorivni članci
parni strojevij p– mikro-kogeneracija
• parni strojevi• organski Rankinovi procesi• sve ostale vrste tehnologija ili izgaranja koje
d l d l k Kogeneracija u poljoprivrediod 15°C do 40°C
predstavljaju istovremenu proizvodnju toplinske i električne (mehaničke) energije u jednom procesu
15
p
Glavni elementi kogen. postrojenjaGlavni elementi kogen. postrojenjaKogeneracijsko postrojenje se sastoji od 4 glavna elementa:Kogeneracijsko postrojenje se sastoji od 4 glavna elementa:– glavni agregat ili pokretački sustav (a prime mover)– električni generator (an electricity generator)električni generator (an electricity generator)– sustav za regeneraciju topline (a heat recovery system)– upravljački i mjerni sustav (a control system)Prema glavnom agregatu postoje kogeneracijska postrojenja – s parnom turbinom
l– s plinskom turbinom – postrojenje s kombiniranim ciklusom – s motorom s unutarnjim izgaranjem (termomotorna kogeneracija)s motorom s unutarnjim izgaranjem (termomotorna kogeneracija)Nove tehnologije– gorivni članci (kem energije vodika i kisika izravno u el energiju)gorivni članci (kem. energije vodika i kisika izravno u el. energiju)– Stirlingov motor– mikro turbine
16
Osnovne značajke i najčešća primjenaOsnovne značajke i najčešća primjenaElektrična Efikasnost Raspoloživa Vrsta
agregata GorivoElektrična
snaga postrojenja
Efikasnost Raspoloživa toplinska energija
Najčešća primjenaElektrična Termička
k š b Parna turbina bilo koje 500 kWe –
500 MWe7-20% 60-80% 120 – 400°C
korištenje biomase (podr. grijanje i
industrija)
Plinska plinovito i 250 kW – industrija područno Plinska turbina
plinovito i tekuće
250 kWe –50 MWe
25-42% 65-87% 120 – 500°C industrija, područno grijanje
Kombinirani ciklus
plinovito i tekuće
3 MWe –300 MW 35-55% 73-90% 120 – 400°C industrija (procesna),
područno grijanjeciklus tekuće 300 MWe područno grijanje
Plinski i Diesel motor
plinovito i tekuće
3 kWe –20 MWe
25-45% 65-92% 80 – 120°CGVK sustavi,
prehrambena i tekstilna ind stakleniciDiesel motor 20 MWe ind., staklenici
Mikro turbina plinovito i tekuće
3 kWe –0.2 MWe
15-30% 60-85% 100 - 400°C GVK sustavi, procesi sušenjae
Gorivni članak plinovito i tekuće
5 kWe –3 MWe
~37-50% ~85-90% 80 – 100°C GVK sustavi
GVK t i
17Stirling motor bilo koje 1 kWe –
1,5 MWe~40% 65-85% 80 – 120°C
GVK sustavi(Grijanje, Ventilacija i
Klimatizacija)
Parna turbina - PrincipParna turbina - Princip
18
P b k šP b k šParnoturbinska rješenjaParnoturbinska rješenja• protutlačna turbina (back-pressure turbines)protutlačna turbina (back-pressure turbines)
-izlazni tlak je veći od atmosferskog-odnos između proizvedene električne i toplinske energije je odnos između proizvedene električne i toplinske energije je fiksan
• kondenzacijsko-oduzimna parna turbina (condensing with extraction turbines)-izlazni tlak manji od atmosferskog-odnos između proizvedene električne i toplinske energije nije fiksanfiksan
19
Protutlačna turbinaProtutlačna turbina
20
Kondenzacijsko-oduzimna parna turbinaKondenzacijsko-oduzimna parna turbina
21
Energana na drvni otpad sEnergana na drvni otpad sparnom turbinom ili parnim motoromparnom turbinom ili parnim motorom
132 3 4
5
98
10
12
11
1
146
11
7LEGENDA 7
1. 2.
PARNI KOTAO
PARNA PROTUTLAČNA TURBINA ILI PARNI M OTOR
S TEAM B OILE R
LEGENDALEGEND
10. 11.
P OTRO ŠAČI PARE
US ITNJAVANJE DRVNOG OTPADAI UBACIVANJE U LO ŽIŠ TE
S TEAM CO NS UM ERS
CONDENSER
FE ED WATER TANK W ITH DEAE RATOR
5.
6.
KONDENZATOR
NAPOJNI S PREM NIK S OTPLINJAČEM
3.
4.
ILI PARNI M OTOR
KONDENZACIJSKA TURBINA ILI MOTOR
GE NE RATOR
B ACK-P RE SS URE S TEAM TURB INE OR STE AM E NG INE
CONDENSATE TURBINE OR E NGINE
GE NE RATOR
WATE R TREATM ENT
REDUCING-COOLING STATION
B ACK-P RE SS URE S TEAM MANIFOLD
7. 8. 9.
P RIP RE MA V ODE
REDUCIR RAS HLADNA STANICA
RAZDJELNIK PROTUTLAČNE PARE
12. 13. 14.
I UBACIVANJE U LO ŽIŠ TE
Č IŠĆENJE DIM NIH PLINOVA
DIMNJAK
AUTOMATS KO IZV LAČE NJE Š LJAKE
WA STE WO OD S HREDDER
E XAHUST GA S SCRUB BER
S TA CK
AUTOM ATIC SLAG REM OVAL
FE ED WATER TANK W ITH DEAE RATOR
GE NE RATOR AUTOM ATIC SLAG REM OVAL
Parna turbina - PrimjenaParna turbina - PrimjenaP kl d d • Prikladno za mjesta gdje je:
• bazno električno opterećenje veće od 500 kWep j
• potreban visok tlak procesne pare
• postoji jeftino gorivo niskokalorične vrijednosti• postoji jeftino, gorivo niskokalorične vrijednosti
• postoji velika količina otpadne topline
• postojeće postrojenje treba zamijeniti
23
Plinska turbina - PrincipPlinska turbina - Princip
24
Kogeneracija na temelju plinske turbineKogeneracija na temelju plinske turbineplinske turbine jednostavnog ciklusa (simple cycle gas turbine p n ur n j n n g u ( mp y g ur ncogeneration system)
25
Plinska turbina s iskorištenjemPlinska turbina s iskorištenjemotpadne toplineotpadne topline
5
13
KAZALO
KOMPRESOR
LEGEND
COMPRESOR
1.
5
8
TURBINA
KOMORA IZGARANJA
GENERATOR
TURBINE
COMBUSTOR
GENERATOR
2.
3.
4.
8
9
MIMOVODNI DIMNJAK
REGULACIJSKA ZAKLOPKA
KOTAO NA ISPUŠNE PLINOVE
BY-PASS STACK
REGULATION DAMPER
WASTE HEAT RECOVERY BOILER
5. 6. 7.
14
9
7PLINFUEL GAS
POTROŠAČI PARE
KONDENZATNA CRPKA
NAPOJNI SPREMNIK
WASTE HEAT RECOVERY BOILER
STEAM CONSUMERS
CONDENSATE PUMP
FEED WATER TANK
8. 9. 10. 14
3 6ZRAKAIR
NAPOJNA CRPKA
PRIPREMA VODE
DIMNJAK
FEED WATER TANK
FEED WATER PUMP
WATER TREATMENT
11. 12. 13.
1 2 4GORAČ ZA DODATNO LOŽENJE (OPCIJSKI)
STACK
SUPPLEMENTARY FIRING SYSTEM (OPTION)
14.
Kogeneracija na temelju plinske turbineKogeneracija na temelju plinske turbine
27
Plinska turbina - PrimjenaPlinska turbina - PrimjenaP kl d d • Prikladno za mjesta gdje je:
• bazno električno opterećenje veće od 1 MWep j
• postoji izvor prirodnog plina
– (iako to nije ograničavajući čimbenik)– (iako to nije ograničavajući čimbenik)
• postoji velika potreba za srednjim/visokim tlakom pare ili vode posebno na temperaturama višim od 1400Cvode posebno na temperaturama višim od 1400C
28
Kombinirani ciklus - PrincipKombinirani ciklus - Principkombi blokovi • kombi blokovi (combined cycle gas turbine cogeneration
)system)
29
Kogeneracija na temeljuKogeneracija na temeljukombiniranog ciklusakombiniranog ciklusa
30
Motor s unutarnjim izgaranjemMotor s unutarnjim izgaranjem
31
Motor s unutarnjim izgaranjemMotor s unutarnjim izgaranjem
kotao naispu ne plinoveš
zrakmotor s
unutarnjim izgaranjem
zrak
32
Plinski motor s iskorištenjemPlinski motor s iskorištenjemotpadne toplineotpadne toplineKAZALO
MOTOR 1.
LEGEND
ENGINEHLADNJAK ULJA
HLAĐENJE BLOKA MOTORA
GENERATOR
2. 3. 4
ENGINE
OIL COOLER
ENGINE COOLINGGENERATOR 4.
5.
6.
GENERATOR
INTERCOOLERMEĐUHLADNJAK
MEĐUHLADNJAK
7.
8.
INTERCOOLER
WASTE HEAT RECOVERY BOILER
EMERGENCY COOLER
KOTAO NA ISPUŠNE PLINOVE
HLADNJAK U NUŽDI
9.
10.
EMERGENCY COOLER
COOLING TOWER
CIRCULATION PUMPS
RASHLADNI TORANJ
CIRKULACIJSKE CRPKE
11. HEAT CONSUMPTION
TEHNOLOŠKI POTROŠAČI TOPLINE
Plinski motor s iskorištenjemPlinski motor s iskorištenjemotpadne toplineotpadne topline
4SHEMATSKI PRIKAZPOSTROJENJA
1 Pli ki t
5
1 Plinski motor2 Generator3 Kotao utilizator4 Dimnjaci
36
5
6
4 Dimnjaci5 Zračni filtar6 Prigušivači buke7 Upravljačka prostorija
7
2 1
Motor s unutarnjim izgaranjemMotor s unutarnjim izgaranjemP kl d d • Prikladno za mjesta gdje su:
• energetske potrebe cikličke ili nisu kontinuiraneg p
• postoji potreba za parom niskog tlaka
iliili• potreba za vodom srednje ili niske temperature
• male potrebe za pretvorbom toplinske u električnu energiju
35
Mikroturbina - PrincipMikroturbina - Princip
36
Gorivni članak - PrincipGorivni članak - Princip
37
Stirling motor - PrincipStirling motor - Princip
38
Primjena u apsorpcijskomPrimjena u apsorpcijskomrashladnom uređajurashladnom uređaju
• manji i srednji trigeneracijski Apsorpcijski rashladni uređaj:• radne tvari
manji i srednji trigeneracijski sustavi koriste jednostupanjske apsorpcijske rashladne uređaje
– otopine amonijak-voda (NH3/H2O)voda litijbromid (H O / LiBr)
• veće jedinice koriste dvostupanjskeuređaje
– voda-litijbromid (H2O / LiBr)• temperature hlađenja 4 ÷ 9°C• Jednostupanjski uređaji: topla • Jednostupanjski uređaji: topla ili vrela voda (90-130°C) ili para niskih parametara (do 1 bar)p• Dvostupanjski uređaji: toplinska energija na razini 140°C ili iš d 2 d 9 b (ili ili više - para od 2 do 9 bar (ili neposredno izgaranje plina)
39
Tehnički pokazateljiTehnički pokazateljikogeneracijskih sustavakogeneracijskih sustava
Prosječna Uk pni Električna
snaga
Prosječna godišnja
raspoloživost
Ukupni stupanj
djelovanja PHT
Električni stupanj djelovanjag p j j
MW % Opt. 100% Opt. 50% %
Parna turbina 0 5 100�+ 90 95 14 35 pro 28 60 80 0 1 0 5Parna turbina 0.5-100�+ 90-95 14-35 pro.28 60-80 0.1-0.5Plinska turbina otv. ciklusa 0.1-100 90-95 25-40 18-30 60-80 0.5-0.8Plinska turbina zatv ciklusa 0 5 100 90 95 30 35 30 35 60 80 0 5 0 8Plinska turbina zatv.ciklusa 0.5-100 90-95 30-35 30-35 60-80 0.5-0.8
Kombinirani ciklus 4-300�+ 77-85 35-45 25-35 70-90 0.6-2.0Dieselski motor 0.07-50 80-90 35-45 32-40 60-90 0.8-2.4
Reciprocating 0.015-2 80-85 27-40 25-35 65-92 0.5-0.7Otto motorGorive ćelije 0.04-50 90-92 37-45 37-45 85-90 0.8-1.0
Stirlingov motor 0.003-1.5 85-90 35-50 34-49 60-80 1.2-1.7
motor
40
Tipični parametri pojedinog Tipični parametri pojedinog kogeneracijskog sustavakogeneracijskog sustava
Parna turbina Disel motor Plinski motor Plinska turbina Mikroturbina Goriva ćelijaElektična korisnost 15-38% 27-45% 22-40% 22-36% 18-27% 30-63%Ukupna korisnost 80% 70-80% 70-80% 70-75% 65-75% 65-80%Efektivna električna kor. 75% 70-80 70-80% 50-70% 50-70% 60-80%Kapacitet (MWe) 0.2-800 0.03-5 0.05-5 1-500 0.03-0.35 0.01-2PTHomjer 0 1 0 3 0 5 1 05 1 05 2 04 07 1 2PTH omjer 0.1-0.3 0.5-1 0.5-1 0.5-2 0.4-0.7 1-2Djelomično opterećenje OK dobar OK slab OK dobarInvesticijski trošak ($/kWe) 300-900 900-1,500 900-1,500 800-1,800 1,300-2500 2,700-5,300O&Mtroškovi ($/kWhe) <0.004 0.005-0.015 0.007-0.02 0.003-0.0096 0.01 0.005-0.04O&M troškovi ($/kWhe) 0.004 0.005 0.015 0.007 0.02 0.003 0.0096 0.01 0.005 0.04Raspoloživost blizu 100% 90-95% 92-97% 90-98% 90-98% >95%Remont >50,000 25,000-30,000 24,000-60,000 30,000-50,000 5,000-40,000 10,000-40,000Vrijeme pokretanja 1 sat - 1 dan 10 sek 10 sek 10 min - 1 sat 60 sek 3 sata - 2 danaTlak goriva (psi) / <5 1-45 120-500 kompr. 40-100 kompr. 0.5-45Vrsta goriva sve D, otpadna ulja PP, propan prirodni plin, prirodni plin, H, PP, propanBuka visoka visoka visoka srednja srednja niska
t l d NT t l d NT t l d NT t l d NT t l d NTKvaliteta toplinske energije NT-VT para
topla voda, NT para
topla voda, NT para
topla voda, NT VT para
topla voda, NT para
topla voda, NT VT para
Područja primjenePodručja primjenećIndustrija Poljoprivredni
sektorSektor opće potrošnje
• drvna• tekstilna
• ribnjaci• staklenici
• kućanstva• škole i sveučilišta
• farmaceutska• čelika
• plastenici• ...
• hoteli• prodajni centri
• cementa• stakla
... p j• poslovne zgrade• bolnicestakla
• ...bolnice
• ...
42
PreprekePreprekej j h ičk ifik ij iklj č j ž• nepostojanje tehničke specifikacije priključenja na mrežu
• favoriziranje električne energije• nemogućnost prodaje električne energije• nepenalizirajuće cijene vršne i rezervne električne
energije• penali zbog lokalnog povećanja emisija, premda ih globalno
smanjuje• nezainteresiranost financijskih institucija• izostanak specijalističkog obrazovanja• needuciranost potencijalnih korisnikap j• spora i neučinkovita legislativa
43
Postupak odabira optimalnog rješenjaPostupak odabira optimalnog rješenjaIzgradnja g j
postrojenjaElektričnoi toplinsko
opterećenje Mj št d
Planovi razvoja
Moguće dodatno
korištenje topline
Dozvole, predugovori
Raspoloživi prostor,
povezanost
Mjere uštede energije prije kogeneracije Natječajna
dokumentacija
p predugovori, …
I d Studija Preliminarna procjena
Izrada detaljnog projekta
Studija izvodljivosti
i izbor sustavasustava
Cijene goriva T h ički i Cijene goriva el. energije, troškovi,...
Tehnologija, br.jedinica,
režim rada,...
Tehnički i ekonomski poračun
44
Procedura izbora najboljegProcedura izbora najboljegtehnološkog rješenjatehnološkog rješenjaProces izbora ima 3 fazeProces izbora ima 3 faze1. Preliminarna procjena 2. Studija izvodljivosti i izbor sustavaj j3. Izrada detaljnog projekta
1 Faza preliminarne procjene uključuje istraživanje o1.Faza preliminarne procjene uključuje istraživanje o– Razini i trajanju električnog i toplinskog opterećenja – Mogućnosti primjene mjera uštede energije prije kogeneracije– Postojanju planova o mijenjanju procesa – Postojanju planova o mijenjanju procesa – Usklađenosti toplinskog opterećenja s toplinom koju može osigurati dostupna kogeneracijska tehnologija– Postojanju prostora za smještaj kogeneracijskog sustava– Postojanju prostora za smještaj kogeneracijskog sustava– Mogućnosti povezivanja s el. i toplinskim sustavom objekta – Utjecaj koji će kogeneracija imati na neke druge potrebe lokacije (rashladni uređaji)(rashladni uređaji)Iako se ovo odnosi na neki postojeći objekt, slično se određuje i kad se radi o projektu nove zgrade ili industrijskog postrojenjap j g j g p j j
45
2. Faza izrade studije2. Faza izrade studijeizvodljivosti i izbora sustavaizvodljivosti i izbora sustava
1. Skupljanje podataka iKrivulje trajanja toplinskog p j j pcrtanje godišnjih krivuljatrajanja opterećenja za
Krivulje trajanja toplinskog opterećenja
(kW
)
j j p jrazličite potrebne oblikeenergije (električna,Industrijaka
sna
ga
g j ( ,toplinska u obliku parerazličitih parametara,To
plinsk
p ,topl. u obliku vrele vode,hladne vode..)
Bolnica
Sati )
46
2. Faza izrade studije2. Faza izrade studijeizvodljivosti i izbora sustavaizvodljivosti i izbora sustava2 Skupljanje podataka o cijenama el energije i goriva te podataka o 2. Skupljanje podataka o cijenama el. energije i goriva, te podataka o
pravnim i regulatornim pitanjima3. Izbor kogeneracijske tehnologije koja može osigurati potrebnu
kvalitetu toplinske energije (medij tlak temperatura) kvalitetu toplinske energije (medij, tlak, temperatura) . 4. Izbor broja kogeneracijskih jedinica i njihovog kapaciteta . 5. Izbor režima rada
kl đ j t li ki t ć j (E ž ili i ž )– usklađenje s toplinskim opterećenjem (E u mrežu ili iz mreže)– usklađenje s električnim opterećenjem (H iz dodatnog loženja ili se baca )– mješovito (dio vremena se proizvodnja usklađuje s el. opt, a dio s toplinskim)
otočni rad (bez spojeva s mrežom potrebni rezervni el i toplinski – otočni rad (bez spojeva s mrežom, potrebni rezervni el. i toplinski kapaciteti) !
Poračun tehničkih i ekonomskih pokazatelja. p j6. Postupci 3, 4, i 5 se ponavljaju i za druge kombinacije tehnologije, broja
i kapaciteta jedinica, dodatne opreme i režima rada ( tehničko-financijske reiteracije) financijske reiteracije)
7. Odabire se sustav s najboljim svojstvima.
3 Faza izrade detaljnog projekta 3. Faza izrade detaljnog projekta 47
Metodologija analize izvodljivostiMetodologija analize izvodljivostiOcjena
Ekonomsko-Izračun granične cijene topline /
Ocjena ekonomske isplativosti
financijska analiza pogona (bez i sa kogeneracijom)
Izračun proizvodne
ij ij
j pelektrične en.
Analiza potrošnje Analiza i d j
Ukupna bilanca energije
cijene energije
Analiza potrošnje (potreba) toplinske energije na objektu
proizvodnje energije
kogeneracijskim sustavom
g j(vršni kotlovi,
električna energija u/iz
mreže gorivo)mreže, gorivo)Ostvarena proizvodnja
topline Izračun ekoloških doprinosa
toplineKrivulja trajanja
opterećenja (LDC)
Gubici u sustavu
Dijagrami dnevne/satne
potrošnje
48
( )
Analiza ekonomskih pokazateljaAnaliza ekonomskih pokazateljaEkonomsko financijski modelEkonomsko-financijski model
– trošak rada bez kogeneracijskog postrojenja– trošak rada s kogeneracijskim postrojenjemtrošak rada s kogeneracijskim postrojenjem– ostvarene uštede zbog primjene kogeneracije– troškovi poslovanjap j
– investicijska ulaganja– struktura, dinamika i troškovi financiranja projekta– amortizacija opreme i radovaamort zac ja opreme radova– materijalni troškovi pogona– potrebna obrtna sredstva i njihovi izvori iz poslovanja– račun dobiti i gubitkaračun dobiti i gubitka
Ocjena isplativosti zamjene sustava– ekonomska ocjena (period povrata, NSV, IRR)m j (p p , , )– financijska ocjena (likvidnost projekta)
Proračun jedinične cijene proizvedene energijej j p g j
49
Analiza ekoloških doprinosaAnaliza ekoloških doprinosaO CO CO NO HC OOcjena emisija CO2, CO, NOx, HC i SO2
• korištenje odvojene proizvodnje toplinske i električne j j p j penergije
• primjena kogeneracijskog procesap mj g j g p• usporedba odvojene i kogeneracijske proizvodnje
lokalna bilanca emisija– lokalna bilanca emisija• emisija kogeneracije - izbjegnuta emisija kotlovnice
globalna bilanca emisija– globalna bilanca emisija• emisija kogeneracije – izbjegnuta emisija za proizvodnju
električne energije – izbjegnuta emisija kotlovnicee e tr čne energ je z jegnuta em s ja ot o n ce
50
Tipični iznosi emisija iz kogeneracije Tipični iznosi emisija iz kogeneracije Specifična emisija [gr/kWhe]
Tip Gorivo Prosječna el.efikasnost
Specifična emisija [gr/kWhe]
CO2 CO NOx HC SOx
dizel 0 2% S 738 15 4 08 15 56(2) 0 46 0 91Diesel motor
dizel 0,2% S35%
738,15 4,08 15,56(2) 0,46 0,91
dvojno(1) 593,35 3,81 11,30(3) 3,95 0,09
Plinski motor prirodni plin 35% 577 26 2 80 1 90 1 00 ≈0Plinski motor prirodni plin 35% 577,26 2,80 1,90 1,00 ≈0
Plinska turbinaprirodni plin
25%808,16 0,13 2,14 0,10 ≈0
dizel 0,2% S 1033,41 0,05 4,35 0,10 0,91, , , , , ,
(s niskim NOx) prirodni plin 35% 577,26 0,30 0,5 0,05 ≈0
ugljen 1406,40 0,26 4,53 0,07 7,75Parna turbina
(nova) 25%mazut 1100,00 ≈0 1,94 0,07 5,18
prirodni plin 808,16 ≈0 1,29 0,26 0,46
Gorivni članak prirodni plin 40% 505,10 0,03 0,03 0,05 ≈0(1) 90% prirodni plin / 10% dizel(2) motori suvremene konstrukcije emitiraju 11 – 12 gr NOx/kWhe(3) motori suvremene konstrukcije emitiraju 7 – 8 gr NO /kWh
Izvor: The European Educational Tool on Cogeneration. EDUCOGEN project, 2001.
51
(3) motori suvremene konstrukcije emitiraju 7 – 8 gr NOx/kWhe