Top Banner
POLITECHNIKA CZ POLITECHNIKA CZ Ę Ę STOCHOWSKA STOCHOWSKA WYDZIA WYDZIA Ł Ł IN IN Ż Ż YNIERII i OCHRONY YNIERII i OCHRONY Ś Ś RODOWISKA RODOWISKA prof. dr hab. in prof. dr hab. in ż ż . . WOJCIECH NOWAK WOJCIECH NOWAK TECHNICAL UNIVERSITY OF CZĘSTOCHOWA TECHNICAL UNIVERSITY OF CZĘSTOCHOWA ENERGY ENGINEERING LABORATORY ENERGY ENGINEERING LABORATORY Rozdział III Energetyczne wykorzystanie biomasy
105

Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Jan 11, 2017

Download

Documents

vuxuyen
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

POLITECHNIKA CZPOLITECHNIKA CZĘĘSTOCHOWSKASTOCHOWSKAWYDZIAWYDZIAŁŁ ININŻŻYNIERII i OCHRONY YNIERII i OCHRONY ŚŚRODOWISKARODOWISKA

prof. dr hab. inprof. dr hab. inżż.. WOJCIECH NOWAKWOJCIECH NOWAKTECHNICAL UNIVERSITY

OF CZĘSTOCHOWATECHNICAL UNIVERSITY

OF CZĘSTOCHOWA

ENERGY ENGINEERINGLABORATORY

ENERGY ENGINEERINGLABORATORY

Rozdział IIIEnergetyczne wykorzystanie

biomasy

Page 2: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

•• AKTY PRAWNE ORAZ AKTY PRAWNE ORAZ DOKUMENTY REGULUJDOKUMENTY REGULUJĄĄCE CE ZASADY WSPZASADY WSPÓÓŁŁPRACY PRACY ŹŹRRÓÓDEDEŁŁODNAWIALNYCH Z SIECIODNAWIALNYCH Z SIECIĄĄELEKTROENERGETYCZNELEKTROENERGETYCZNĄĄ ORAZ ORAZ ZASADY HANDLU ENERGIZASADY HANDLU ENERGIĄĄODNAWIALNODNAWIALNĄĄ

Page 3: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Ustawa Ustawa „„PrawoPrawoenergetyczneenergetyczne””z dnia 10 z dnia 10 kwietnia 1997r z kwietnia 1997r z ppóóźźnn. . zm.;zm.;•• RozporzRozporząądzenie Ministra Gospodarki dzenie Ministra Gospodarki

z dnia 15 grudnia 2000r w sprawie obowiz dnia 15 grudnia 2000r w sprawie obowiąązku zku zakupu energii elektrycznej ze zakupu energii elektrycznej ze źźrróódedełłniekonwencjonalnych i odnawialnych oraz niekonwencjonalnych i odnawialnych oraz wytwarzanej w skojarzeniu z wytwarzaniem wytwarzanej w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepciepłła, a taka, a takżże ciepe ciepłła ze a ze źźrróódedełłniekonwencjonalnych i odnawialnych oraz niekonwencjonalnych i odnawialnych oraz zakresu tego obowizakresu tego obowiąązku (Dz.U. Nr.122 poz.1336zku (Dz.U. Nr.122 poz.1336));;

Page 4: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

-- RozporzRozporząądzenie Ministra Gospodarki z dnia dzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 grudnia 2000r w sprawie szczeg14 grudnia 2000r w sprawie szczegóółłowych zasad owych zasad ksztakształłtowania i kalkulacji taryf oraz zasad rozliczetowania i kalkulacji taryf oraz zasad rozliczeńńw obrocie energiw obrocie energiąą elektrycznelektrycznąą

-- RozporzRozporząądzenie Ministra Gospodarki z dnia dzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 wrze25 wrześśnia 2000r w sprawie szczegnia 2000r w sprawie szczegóółłowych owych warunkwarunkóów przyw przyłąłączania podmiotczania podmiotóów do sieci w do sieci elektroenergetycznych, obrotu energielektroenergetycznych, obrotu energiąą elektrycznelektrycznąą, , śświadczenia uswiadczenia usłług przesyug przesyłłowych, ruchu sieciowego i owych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardeksploatacji sieci oraz standardóów jakow jakośściowych ciowych obsobsłługi odbiorcugi odbiorcóóww

Page 5: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

STRATEGIA ROZWOJU ENERGETYKISTRATEGIA ROZWOJU ENERGETYKIODNAWIALNEJODNAWIALNEJ

Ministerstwo Ministerstwo ŚŚrodowiskarodowiska

Dokument stanowiDokument stanowiąący realizacjcy realizacjęę postanowiepostanowieńńRezolucji Sejmu RP z dnia 8 lipca 1999r w sprawie Rezolucji Sejmu RP z dnia 8 lipca 1999r w sprawie wzrostu wykorzystania energii ze wzrostu wykorzystania energii ze źźrróódedełłodnawialnychodnawialnych

Page 6: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 15 grudnia 2000 r.

W sprawie obowiązku zakupu energii elektrycznejze źródeł niekonwencjonalnych i odnawialnych oraz wytwarzanej w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła,a także ciepła ze źródeł niekonwencjonalnych i odnawialnych oraz zakresu tego obowiązku

Art. 9 ust. 3 ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r.Prawo energetyczneObligatoryjny zakup energii z:1. Elektrowni wodnych2. Elektrowni wiatrowych3. Biogazu z oczyszczalni ścieków i

składowisk odpadów komunalnych4. Biomasy5. Biopaliw6. Słonecznych ogniw fotowoltaicznych7. Słonecznych kolektorów do produkcji

ciepła8. Ciepła geotermalnego

Page 7: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Nowa definicja odnawialnych Nowa definicja odnawialnych źźrróódedełł energiienergii

•• ŹŹrróóddłło wykorzystujo wykorzystująące w procesie przetwarzania ce w procesie przetwarzania energienergięę wiatru, promieniowania swiatru, promieniowania słłonecznego, onecznego, geotermalngeotermalnąą, fal, pr, fal, prąąddóów i w i ppłływywóów w morskich, morskich, spadku rzek oraz energispadku rzek oraz energięę pozyskiwanpozyskiwanąą z biomasy, z biomasy, biogazu biogazu wysypiskowegowysypiskowego, a tak, a takżże biogazu e biogazu powstajpowstająącego w procesach odprowadzania i cego w procesach odprowadzania i oczyszczania oczyszczania śściekciekóów albo rozkw albo rozkłładu skadu skłładowanych adowanych szczszcząątek rotek rośślinnych i zwierzlinnych i zwierzęęcychcych

Od 1 stycznia 2003 w art. 3 pkt 20 ustawy Prawo EnergetyczneZmiana podyktowana koniecznością dostosowania do Dyrektywy 2001/77/EC

Page 8: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 15 grudnia 2000 r.

W sprawie obowiązku zakupu energii elektrycznejze źródeł niekonwencjonalnych i odnawialnych oraz wytwarzanej w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła,a także ciepła ze źródeł niekonwencjonalnych i odnawialnych oraz zakresu tego obowiązku

Obowiązek nie dotyczy

Energii elektrycznej i ciepła ze spalania odpadówW nowej treści usunięto termin niekonwencjonalneźródło energii (w tym energetyczne wykorzystanieodpadów nie podlegających biodegradacji i wodoru)

Page 9: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Art.. 7 ust 1 pkt. 3 ustawy z 8 marca 1990 r.o samorządzie gminyDz.U. Nr 13 poz. 74

Art.. 19 Prawa Energetycznego

Zadaniem gminy jest między innymi: planowanie i organizacja zaopatrzenia w energięelektryczną, ciepło i paliwa gazowe na obszarze gminy,planowanie oświetlenia miejsc publicznych i dróg naterenie gminy, finansowanie oświetlenia ulic, placów,i dróg.

Obowiązek opracowania projektu założeń do planuzaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwgazowych dla obszaru gminy

Page 10: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wykorzystanie odnawialnychźródeł energii

Wdrażanie Prawa Energetycznego w gminach

Władze lokalne winny opracować Strategię Ekoenergertycznąuwzględniającą istniejące na terenie gminy lokalne zasoby energii odnawialnej

Wsparcia ze strony Wydziału Inżynierii i Ochrony ŚrodowiskaPolitechniki Częstochowskiej obejmują:• opracowanie planu energetycznego na szczeblu lokalnym• ustalenie lokalnych priorytetów i potrzeb• identyfikacja zapotrzebowania na energię• identyfikacja zasobów OŹE • opracowanie strategii użytkowania zielonej energii• edukacja

Page 11: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

MODEL ZINTEGROWANEJI ZRÓWNOWAŻONEJ GOSPODARKI

ENERGETYCZNEJ GMINY

1. Inwentaryzacja (baza danych) gospodarki energetycznej• Budynki i budowle• Źródła i sieci oraz nośniki energetyczne• Potrzeby energetyczne odbiorców (stan i prognoza)• Wpływ gospodarki energetycznej na ochronę środowiska• Struktura własności i metody zarządzania

2. Założenia projektu planu zaopatrzenia w ciepło, energięelektryczną i paliwa gazowe na obszarze gminy z uwzględnieniem polityki energetycznej państwa, w tym z uwzględnieniem RES

3. Prowadzenie skoordynowanej polityki gminy4. Nadzór i zarządzanie gospodarką energetyczną5. Racjonalizacja zużycia energii w gminie

Page 12: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

STAN OBECNYSTAN OBECNY

Udział odnawialnych źródeł energii RES w bilansie paliwowo-energetycznymświata wynosi około 18%

Wspieranie rozwoju RES – cel polityki UE, którego wyrazem jest opublikowanaw 1997 r. w Białej Księdze Komisji Europejskiej strategia rozwoju RES.

Obecnie udział energii z RES w krajach UE wynosi 6%Udział w 1995 r w wybranych państwach wynosił:

AustriaAustria 24.3%24.3%

DaniaDania 7.3%7.3%

FrancjaFrancja 7.1%7.1%

NiemcyNiemcy 1.8%1.8%

HolandiaHolandia 1.4%1.4%

SzwecjaSzwecja 25.4%25.4%

Page 13: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

STAN OBECNYSTAN OBECNY

Wartości udziału RES w Polsce podawane przez różne instytucje nie są zgodne

Rocznik statystyczny GUS 1999r. za 1997 r.Rocznik statystyczny GUS 1999r. za 1997 r. 4.06%4.06%

ZaZałłoożżenia polityki energetycznej Polski do 2020 rokuenia polityki energetycznej Polski do 2020 roku 5.1%5.1%

Ekspertyza Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej, Ekspertyza Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej, EC BREC 2000EC BREC 2000

2.5%2.5%

Dwie pierwsze są zawyżone, z uwagi na fakt, że przy szacowaniu tych wartościdoliczone zostały inne źródła energii, nie będące odnawialnymi, takie jak torf.

Zdecydowana większość tj ok. 84% pochodzi z elektrowni wodnych !!

Page 14: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PROGNOZYPROGNOZY

UE do roku 2010 zakłada udział RES w bilansie paliwowo-energetycznym minimum 12% a kraje członkowskie majądążyć do osiągnięcia co najmniej 12%

Dla Polski określono, że w 2010 roku w wariancie najbardziejkorzystnym udział RES będzie 7.5%

Z „Założeń polityki energetycznej Polski do roku 2020 wynika,że w 2010 udział RES będzie wynosił 5.06-5.74% w zależnościod przyjętego scenariusza makroekonomicznego

Wieloletnie opóźnienie Polski do UE w systemowym stosowaniumechanizmów wspierających rozwój odnawialnych źródeł energii

Page 15: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

NajwiNajwięększy potencjakszy potencjałł i priorytet dla i priorytet dla energetyki cieplnej i zawodowej energetyki cieplnej i zawodowej

oraz aktywizacji terenoraz aktywizacji terenóów rolniczych w rolniczych i zagospodarowania nieui zagospodarowania nieużżytkytkóów w

stanowistanowi

BIOMASABIOMASA

Page 16: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

Perspektywa długookresowa finansowaniagrantów badawczych w ramach 6 Programu

Ramowego UE po roku 2003

Ogniwa paliwowe i wodoroweBio-energiaOgniwa fotowoltaiczne

Fundusze Strukturalne UEw tym

Europejski Fundusz Orientacji i Gwarancji RolnejEuropejski Fundusz Rozwoju Regionalnego

ISPA (w zakresie ochrony środowiska)SAPARD (zaopatrzenie w energię)

Page 17: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PojPojęęcie biomasycie biomasy

•• Biomasa Biomasa –– biodegradowane biodegradowane substancje substancje pochodzpochodząące z produktce z produktóów, odpadw, odpadóów i w i pozostapozostałłoośści z produkcji rolnej ( w tym ci z produkcji rolnej ( w tym substancje pochodzenia rosubstancje pochodzenia rośślinnego i linnego i zwierzzwierzęęcego), produkcji lecego), produkcji leśśnej i przemysnej i przemysłłu u przetwarzajprzetwarzająącego jej produkty, jak rcego jej produkty, jak róówniewnieżżbiodergradowane biodergradowane odpady pochodzenia odpady pochodzenia przemysprzemysłłowego lub komunalnegoowego lub komunalnego

Page 18: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PodziaPodziałł biomasybiomasy

•• Energetyczne surowce pierwotne Energetyczne surowce pierwotne (drewno, (drewno, zrzręębkibki drzewne, sdrzewne, słłoma, osady oma, osady śściekowe itd.)ciekowe itd.)

•• Energetyczne surowce przetworzone Energetyczne surowce przetworzone (biogaz, etanol, metanol, estry oleju (biogaz, etanol, metanol, estry oleju rzepakowego, makulatura)rzepakowego, makulatura)

Page 19: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

Sposoby wykorzystania Sposoby wykorzystania biomasy: biomasy:

Słoma (głównie zbożowa i rzepakowa)Roczna produkcja: około 25 mln ton

DrewnoW Lasach Państwowych pozyskano w 1997 r. 21,6 mln m3

dalsze 2 - 2,5 mln m3 odpadów drzewnych pozostaje w lasach na skutek ograniczonego popytu. Tylko z powalonej Puszczy Piskiej trzeba wywieźć3.5-4 mln. sześć. drewnaLiczba instalacji opalanych drewnem w Polsce wynosi ok. 100 tys. sztuk

Całkowita moc zainstalowana nowoczesnych kotłów na drewno w gospodarstwach domowych przemyśle drzewnym, sektorze komunalnym w 1998 r. wyniosła ok. 600 MW

biopaliwo

Page 20: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

Sposoby wykorzystania Sposoby wykorzystania biomasy: biomasy:

gaz wysypiskowy

Przykłady energetycznego wykorzystania z tego typu biomasy:produkcja energii elektrycznej, głównie w silnikach iskrowych,produkcja ciepła w kotłach gazowych,produkcja energii elektrycznej i ciepła w jednostkach

skojarzonych.

Łączna moc instalacji wykorzystujących gaz wysypiskowy w 1999 r. w Polsce wyniosła 5,44 MWe i ponad 3,5 MWt

Page 21: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

Sposoby wykorzystania Sposoby wykorzystania biomasy: biomasy:

Biogaz – gaz pozyskiwany z biomasy w szczególności z:instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych,oczyszczalni ścieków, składowisk odpadów

Powstaje na skutek fermentacji osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków (najlepiej przystosowane są oczyszczalniebiologiczne)

Całkowita moc instalacji biogazowych w Polsce w 1999 r. wyniosła14,5 MWe i około 24,4 MWt

Page 22: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

Sposoby wykorzystania biomasy:Sposoby wykorzystania biomasy:

odpady zwierzęce

Poprzez wytwarzanie biogazu z gnojownicyOd strony praktycznej, dla potencjalnego inwestora nie sprawdzona oraz mało opłacalna dziedzina, ze względu na wysokie nakłady inwestycyjne

Page 23: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

PotencjaPotencjałł techniczny biomasy motechniczny biomasy możżliwy do liwy do natychmiastowego zagospodarowania na natychmiastowego zagospodarowania na

cele energetycznecele energetyczne

NADWYŻKI SŁOMY I INNE ODPADY

PRODUKCJI ROŚLINNEJ131,1 PJ/a

ODPADY DREWNA Z LASÓW,ZADRZEWIEŃ, SADÓW

I PRZEMYSŁU DRZEWNEGO68,0 PJ/a

ODCHODY ZWIERZĘCE I ODPADY

PRODUKCJI ROŚLINNEJ37,5 PJ/a

ALKOHOL ETYLOWY21,6 PJ/a

BIOPALIWO Z RZEPAKU

24,0 PJ/a

RAZEM 282,2 PJ/aRAZEM 282,2 PJ/a

Page 24: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

ŚŚrednia grednia gęęstostośćść energii elektrycznej generowanej z jednostki energii elektrycznej generowanej z jednostki powierzchni powierzchni

lląądu zajmowanej przez instalacje wykorzystujdu zajmowanej przez instalacje wykorzystująące rce róóżżne ne źźrróóddłła energiia energii

0,01 0,1 1 10 100

Węgiel

Wiatr

Konwersja fototermiczna

Konwersja fotowoltaiczna

Hydroenergia

Roślinyenergetyczne

Gęstość energii generowanej w ciągu roku, [GWh/ha]

Page 25: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

T E C H N IC A L U N IV E R S IT YO F C ZĘ S T O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

P O L IT E C H N I K A C Z Ę S T O C H O W S K AK A T E D R A O G R Z E W N IC T W A , W E N T Y L A C J I I O C H R O N Y A T M O S F E R Y

4 2 -2 0 0 C Z Ę S T O C H O W Au l. D ą b r o w sk i e g o 6 9P O L A N D

Ekologiczne skutki wykorzystania Ekologiczne skutki wykorzystania biomasybiomasy

Wyprodukowanie biomasy wymaga poświęcenia na ten cel powierzchni ląduwielokrotnie większej w porównaniu z terenem zajmowanym przez instalacjewykorzystujące inne odnawialne źródła energii np.:

Konieczność transportu biomasy, czego skutkiem jest dodatkowe zanieczyszczenie środowiska

miasto o populacji 100 000 mieszkańców na pokrycie wszystkich potrzeb energetycznych potrzebuje lasu o powierzchni ok. 220 000 ha

=ok. 220 000 ha jest potrzebne dla 100 000 ludzi na produkcjężywności, budownictwo, przemysł, drogi itp. łącznie

Page 26: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Obecnie, Tg/rok

(masy suchej)

W latach 2020-2030,

Tg/rok (masy suchej)

Drewno 50 70 Biomasa z rolnictwa 250 250

Biomasa z przemysłu i miejska

90 10

Plantacje energetyczne 5 75-150

Wykorzystanie biomasy jako paliwa

Page 27: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Rodzaj Wielkość zasobów,

m3/rok

Energia pierwotna,

PJ/rok Leśne odpady drzewne 3,8 x 106 22

Odpady drzewne z zakładów przemysłowych

9,0 x 106 52

Miejskie odpady drzewne 5,5 x 106 32

Razem 18,3 x 106 106

Bilans drewna energetycznego w Polsce

Page 28: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

BARIERY UTRUDNIAJBARIERY UTRUDNIAJĄĄCE ROZWCE ROZWÓÓJ J RESRES

W Polsce stosowanie systemów wykorzystujących RES jest na razie w wielu przypadkach nieuzasadnione ekonomicznie, niedostateczne są mechanizmyfinansowe, a istniejące prawo stwarza możliwości skorzystania z ulginwestycyjnych ale adresatem są tylko podatnicy podatku rolnego.

Barierą są wysokie nakłady inwestycyjne

Technologie wykorzystujące RES pod względem kosztów produkcjienergii można podzielić na trzy grupy:

1. Technologie o kosztach niższych lub porównywalnych z kosztamilub cenami zastępowanych konwencjonalnych źródeł energii, w tym kolektory słoneczne powietrzne 20.2 zł/GJmałe kotły na drewno i słomę 20.2-25 zł/GJautomatyczne kotły na słomę 29.1 zł/GJmałe elektrownie wodne na istniejących spiętrzeniach 0.23 zł/kWhinstalacje na gaz wysypiskowy 0.22 zł/kWh

Page 29: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

BARIERY UTRUDNIAJBARIERY UTRUDNIAJĄĄCE ROZWCE ROZWÓÓJ J RESRES

2. Technologie o kosztach wyższych od średnich krajowych cen, alemogą być konkurencyjne w następujących warunkach: wykorzystanie dostępnych kredytów preferencyjnych i dotacji,zlokalizowanie w regionach o najwyższych cenach energii,wyższymi kosztami dostarczania energii do odbiorców rozproszonych

W tej grupie mieszczą się:duże elektrownie wiatrowe sieciowe 0.51 zł/kWhciepłownie automatyczne na biomasę 33.2 zł/GJw specjalnych obszarach technologie fotowoltaiczne

Page 30: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

BARIERY UTRUDNIAJBARIERY UTRUDNIAJĄĄCE ROZWCE ROZWÓÓJ J RESRES

3. Pozostałe technologie, takie jak:

kolektory słoneczne wodne - 147.3 zł/GJsystemy fotowoltaiczne - 8.89 zł/kWhmałe elektrownie sieciowe - 1.02 zł/kWhbiogazownie rolnicze - 57.1 zł/GJciepłownie geotermalne - 61.6 zł/GJ

Ceny energii elektrycznej i ciepła w 1999 roku:

• energia elektryczna dla gospodarstw domowych 0.261 zł/kWh• energia elektryczna dla rolnictwa 0.266 zł/kWh• energia elektryczna dla przemysłu 0.123 zł/kWh• średnia cena sprzedaży energii elektrycznej do sieci 0.215 zł/kWh• ciepło z elektrociepłowni 26 zł/GJ• średnia cena sprzedaży ciepła do sieci 24.9 zł/GJ

Page 31: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

B IO M A S A

M o k r e p ro c e s y( B io lo g ic z n e )

S u c h e P r o c e s y( N ie b io lo g ic z n e )

H y d r o k a rb o n iz a c ja P ir o liz a S p a la n ie

F e r m e n ta c ja A lk o h o lo w a

F e r m e n ta c jaB e z t le n o w a

H y d r o -g e n e ra c ja

H y d r o -g a z y f ik a c ja

O s a d C O 2 E ta n o l O s a d G a z y C ie p ło G a z y G a z y S m o ła O le j G a z y C ie p ło P o p ió ł G a z y

Podział procesów utylizacji biomasy

Bezpośrednie spalanieWspółspalanie z węglemZgazowanie

Page 32: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Biomasa jako paliwoBiomasa jako paliwo

P a l i w a p r z y g o t o w a n e z o d p a d ó w l e ś n y c h i r o l n i c z y c h n o s z ą n a z w ę b i o p a l i w , n a t o m i a s t p a l i w a z o d p a d ó w k o m u n a l n y c h i p r z e m y s ł o w y c h – p a l i w a z o d p a d ó w . P a l i w a t e m a j ą d u ż ą z a w a r t o ś ć c z ę ś c i l o t n y c h i t l e n u a l e m a ł ą z a w a r t o ś ć w ę g l a p i e r w i a s t k o w e g o . C h a r a k t e r y z u j ą s i ę r ó ż n o r o d n y m s k ł a d e m i s t r u k t u r ą , k t ó r e m o g ą s i ę z m i e n i a ć w b a r d z o s z e r o k i m z a k r e s i e w z a l e ż n o ś c i o d m i e j s c a i c h p o z y s k i w a n i a i p o r y r o k u . O p r z y d a t n o ś c i e n e r g e t y c z n e j t y c h p a l i w o r a z w y b o r z e t e c h n o l o g i i u t y l i z a c j i w d u ż e j m i e r z e d e c y d u j e z a w a r t o ś ć c h l o r u . C h l o r j e s t i s t o t n y m e l e m e n t e m w p ł y w a j ą c y m n a k o r o z j ę i t w o r z e n i e d i o k s y n . N a j w i ę k s z a z a w a r t o ś ć c h l o r u w y s t ę p u j e w p a l i w a c h z o d p a d ó w , o s a d a c h ś c i e k o w y c h o r a z s ł o m i e . Z a w a r t o ś ć p o p i o ł u w b i o p a l i w a c h j e s t n i e w i e l k a i z w y k l e n i e p r z e k r a c z a 1 0 % , a l e i s t o t n y j e s t j e g o s k ł a d c h e m i c z n y . S z c z e g ó l n i e i s t o t n a j e s t k o n c e n t r a c j a z w i ą z k ó w a l k a i c z n y c h , a z w ł a s z c z a K C l , k t ó r e m o g ą p o w o d o w a ć s p i e k a n i e w a r s t w y f l u i d a l n e j o r a z o b l e p i a n i e i k o r o z j ę r u r w k o t l e .

Page 33: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Biomasa jako paliwoBiomasa jako paliwo

Biomasa charakteryzuje się wysoką zawartością wilgoci. Dla świeżego drewna wilgotność wynosi od 30 do 60%. Dla porównania, wilgotność węgla kamiennego na ogół wynosi od 2 do 12%, chociaż mokry węgiel może zawierać od 15 do 30% wody, a w węglu brunatnym wilgotność niekiedy może nawet przekraczać 35%. Od wilgotności zależy wartość opałowa biomasy. Wartość opałowa sosny (gatunku dominującego w kraju) wynosi w stanie powietrzno-suchym (przy wilgotności 15 - 25%) 17,8 - 16,1 MJ/kg, a w stanie świeżym po ścięciu (przy wilgotności 80%) - 10,7 MJ/kg, natomiast węgla kamiennego 25 MJ/kg

Page 34: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

WspWspóółłspalaniespalanie biomasy z wbiomasy z węęglemglem

•• Dodatek ok. 10%Dodatek ok. 10% nie powoduje istotnych zmian nie powoduje istotnych zmian w procesie spalania paliwa podstawowegow procesie spalania paliwa podstawowego

•• Mieszanka powinna byMieszanka powinna byćć jednorodnajednorodna

•• Mieszanka powinna posiadaMieszanka powinna posiadaćć odpowiedniodpowiedniąąwartowartośćść opaopałłowowąą oraz winna byoraz winna byćć jakojakośściowo ciowo stabilna stabilna

•• Mniejsze emisje zanieczyszczeMniejsze emisje zanieczyszczeńń powietrzapowietrza

•• Mniejsze zuMniejsze zużżycie wycie węęgla gla

Page 35: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Paliwa alternatywnePaliwa alternatywne

•• Koks naftowyKoks naftowy

•• MuMułły i odpady wzbogacania wy i odpady wzbogacania węęglagla

•• Torf i Torf i biomasabiomasa

•• Odpady przemysOdpady przemysłłu papierniczegou papierniczego

•• Odpady przemysOdpady przemysłłowe i komunalneowe i komunalne

•• Osady Osady śściekoweciekowe

•• ZuZużżyte oponyyte opony

•• Odpady rolnicze i odpady z przerOdpady rolnicze i odpady z przeróóbki bki żżywnoywnośścici

Page 36: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Trawa

Słoma

Wilgoć przemijająca 0.00 %Wilgoć analityczna 8.74 %Popiół 2.32 %Części lotne 72.93 %Subst. organiczna (F.C.) 16.01 %Siarka 0.23 %Węgiel 29.40 %Ciepło spalania 18086 kJ/kg

Wilgoć przemijająca 4.50 %Wilgoć analityczna 7.96 %Popiół 9.49 %Części lotne 56.12 %Subst. organiczna (F.C.) 26.43 %Siarka 0.18 %Węgiel 29.64 %Ciepło spalania 12710 kJ/kg

Page 37: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Brykiety bezlepiszczowe – trociny stolarskie

Trociny stolarskie

Wilgoć przemijająca -Wilgoć analityczna 7.84 %Popiół 0.71 %Części lotne 85.98 %Subst. organiczna (F.C.) 5.47 %Siarka 0.21 %Węgiel 25.97 %

Wilgoć przemijająca 24.00 %Wilgoć analityczna 8.55 %Popiół 1.27 %Części lotne 87.74 %Subst. organiczna (F.C.) 2.44 %Siarka 0.26 %Węgiel 25.97 %

Page 38: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wilgoć przemijająca 30.00 %Wilgoć analityczna 8.87 %Popiół 4.18 %Części lotne 82.42 %Subst. organiczna (F.C.) 4.52 %Siarka 0.23 %Węgiel 25.59 %

Trociny tartaczne

Zrębki dębowe, młodnikWilgoć przemijająca 20.00 %Wilgoć analityczna 8.25 %Popiół 0.99 %Części lotne 84.22 %Subst. organiczna (F.C.) 6.54 %Siarka 0.22 %Węgiel 28.65 %

Page 39: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Zrębki olchowe, papierówka

Zrębki osikowe, papierówka

Wilgoć przemijająca 24.00 %Wilgoć analityczna 8.18 %Popiół 0.46 %Części lotne 85.90 %Subst. organiczna (F.C.) 5.46 %Siarka 0.24 %Węgiel 32.66 %

Wilgoć przemijająca 25.00 %Wilgoć analityczna 8.51 %Popiół 1.38 %Części lotne 85.56 %Subst. organiczna (F.C.) 4.55 %Siarka 0.40 %Węgiel 28.88 %

Page 40: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Zrębki sosnowe, zrzyny tartaczne

Zrębki sosnowe, gałęzie pozrębowe

Wilgoć przemijająca 27.00 %Wilgoć analityczna 9.11 %Popiół 0.85 %Części lotne 82.87 %Subst. organiczna (F.C.) 7.17 %Siarka 0.33 %Węgiel 27.51 %

Wilgoć przemijająca 22.00 %Wilgoć analityczna 9.18 %Popiół 0.63 %Części lotne 85.54 %Subst. organiczna (F.C.) 4.65 %Siarka 0.15 %Węgiel 35.55 %

Page 41: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Węgiel brunatny 1 (KWB Sieniawa)Wilgoć analityczna 12.50 %Popiół 9.06 %Części lotne 40.46 %Subst. organiczna (F.C.) 34.48 %Siarka 3.50 %Węgiel 42.23 %Ciepło spalania 17960 kJ/kgWartość opałowa 16703 kJ/kg

Wilgoć analityczna 11.21 %Popiół 5.25 %Części lotne 44.68 %Subst. organiczna (F.C.) 37.28 %Siarka 1.58 %Węgiel 47.57 %Ciepło spalania 19417 kJ/kgWartość opałowa 18130 kJ/kg

Węgiel brunatny 2 (KWB Sieniawa)

Page 42: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wilgoć analityczna 11.04 %Popiół 9.05 %Części lotne 43.67 %Subst. organiczna (F.C.) 34.61 %Siarka 1.63 %Węgiel 43.17 %Ciepło spalania 19154 kJ/kgWartość opałowa 17915 kJ/kg

Wilgoć analityczna 11.21 %Popiół 10.94 %Części lotne 43.31 %Subst. organiczna (F.C.) 33.00 %Siarka 1.54 %Węgiel 39.54 %Ciepło spalania 18500 kJ/kgWartość opałowa 17282 kJ/kg

Wilgoć analityczna 11.70 %Popiół 7.19 %Części lotne 42.33 %Subst. organiczna (F.C.) 37.54 %Siarka 1.24 %Węgiel 39.63 %Ciepło spalania 18262 kJ/kgWartość opałowa 16993 kJ/kg

Węgiel brunatny 5 (KWB Sieniawa)

Węgiel brunatny 3 (KWB Sieniawa) Węgiel brunatny 4 (KWB Sieniawa)

Page 43: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Próbka 1(drewno + węgiel brunatny)

Próbka 2 (muły)

Wilgoć przemijająca 31.43 %Wilgoć analityczna 10.44 %Popiół 13.56 %Siarka 1.15 %Węgiel 42.37 %Ciepło spalania 17659 kJ/kg

Wilgoć przemijająca 22.51 %Wilgoć analityczna 1.28 %Popiół 47.87 %Siarka 0.89 %Węgiel 38.10 %Ciepło spalania 14670 kJ/kg

BADANIA SPALANIA MIESZANEK BIOMASY I WĘGLAW PALENISKACH FLUIDALNYCH

Page 44: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

WWęęgiel giel kamiennykamienny

WWęęgiel giel brunatnybrunatny

ZrZręębki bki drzewnedrzewne

SSłłomaoma

WartoWartośćść opaopałłowa owa MJ/kg stan surowyMJ/kg stan surowy

2323--2525 99--1212 77--1212 1515

WilgoWilgoćć, %, % 5.15.1 50.450.4 3333 10.610.6CzCzęśęści lotne, % s.suchyci lotne, % s.suchy 34.734.7 52.1152.11 83.283.2 74.474.4

PopiPopióółł, % s.suchy, % s.suchy 8.258.25 5.15.1 0.340.34 6.16.1

C, % s.suchyC, % s.suchy 72.4872.48 65.965.9 48.748.7 47.447.4

H, %H, % 5.645.64 4.94.9 5.75.7 4.54.5

N, %N, % 1.281.28 0.690.69 0.130.13 0.40.4--0.780.78

S, %S, % 0.940.94 0.390.39 0.050.05 0.050.05--0.110.11

Cl, %Cl, % 0.1280.128 <0.1<0.1 <0.1<0.1 0.40.4--0.730.73

O, %O, % 11.111.1 2323 4545 40.440.4Temperatura miTemperatura mięękniknięęcia cia popiopopiołłu, u, ooCC

12501250 10501050 12001200 850850

Analiza wybranych paliw

Page 45: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wierzba (Salix)

•• Gatunek krzewiasty osiGatunek krzewiasty osiąągajgająący wysokocy wysokośćść ok. 8 ok. 8 m. Przy dum. Przy dużżej wilgotnoej wilgotnośści gleby osici gleby osiąąga 3 m w ga 3 m w jednym sezonie.jednym sezonie.

•• Odmiana ta nie rozsiewa siOdmiana ta nie rozsiewa sięę nasiennie lecz nasiennie lecz musi bymusi byćć rozsadzana. Rozsadza sirozsadzana. Rozsadza sięę jjąą z z krkróótkich 20tkich 20--22 cm sadzonek p22 cm sadzonek pęęddóów w jednorodnych.jednorodnych.

•• Najlepsze warunki to lekko kwaNajlepsze warunki to lekko kwaśśny odczyn ny odczyn gleby, dugleby, dużża wilgotnoa wilgotnośćść

•• 16 16 tystys ha plantacji wierzbyha plantacji wierzby w Szwecjiw Szwecji

•• W Polsce uprawa wierzby zajmuje obecnie W Polsce uprawa wierzby zajmuje obecnie powierzchnipowierzchnięę ok. 100 ha gok. 100 ha głłóównie w woj. wnie w woj. lubuskim i zachodniopomorskim. Obserwuje lubuskim i zachodniopomorskim. Obserwuje sisięę olbrzymie zainteresowaniem uprawolbrzymie zainteresowaniem uprawąąwierzby na cele energetycznewierzby na cele energetyczne

Page 46: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wierzba w energetyce

Wierzba wykorzystywana jestw postaci zrębek. Przy dobrze prowadzonej plantacji energetycznej, co roku, przezokoło 30 lat uzyskiwać można co najmniej20 t suchej masy z 1 hektara

Page 47: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Rzepak jako paliwoRzepak jako paliwo

•• Polska jest jednym z wiPolska jest jednym z więększych producentkszych producentóów w ziarna rzepakowego na ziarna rzepakowego na śświecie dajwiecie dająąc ok. 2.6c ok. 2.6--8% produkcji 8% produkcji śświatowejwiatowej

•• Ok. 2t paliwa moOk. 2t paliwa możżna uzyskana uzyskaćć z 1 ha (dane z 1 ha (dane ShellShellFrance), jednak w procesie produkcyjnym France), jednak w procesie produkcyjnym zuzużżywane jest ok. 130 kg metanolu, do ywane jest ok. 130 kg metanolu, do wyprodukowania, ktwyprodukowania, któórego potrzeba znacznej rego potrzeba znacznej iloilośści energii ci energii

Page 48: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Paliwo rzepakowePaliwo rzepakowe

•• Rzepak charakteryzuje siRzepak charakteryzuje sięę wysokwysokąą wydajnowydajnośściciąą energetycznenergetycznąą(stosunek warto(stosunek wartośści opaci opałłowej paliwa rzepakowego w stosunku owej paliwa rzepakowego w stosunku do energii wdo energii włłoożżonej na jego produkcjonej na jego produkcjęę wynosi 5.4wynosi 5.4--6.3 w 6.3 w zalezależżnonośści od wydajnoci od wydajnośści z hektara: 1ci z hektara: 1--1.84 t/ha 1.84 t/ha

Page 49: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Synteza Synteza biopaliwabiopaliwa

•• Surowcami do syntezy Surowcami do syntezy biopaliwbiopaliw ssąą oleje rooleje rośślinne i alkohole linne i alkohole niskoczniskocząąstkowestkowe

•• BiopaliwoBiopaliwo to mieszanina estrto mieszanina estróów wyw wyżższych kwasszych kwasóów w ttłłuszczowych oleju, uuszczowych oleju, użżytego do syntezy i konkretnego ytego do syntezy i konkretnego alkoholu C1alkoholu C1--C4 (C4 (npnp. metanolu). metanolu)

•• Proces chemiczny pozwalajProces chemiczny pozwalająący otrzymacy otrzymaćć estry nosi nazwestry nosi nazwęętransektryfikacjitransektryfikacji olejolejóów row rośślinnych lub ich linnych lub ich metanolizymetanolizy; proces ; proces ten zachodzi w obecnoten zachodzi w obecnośści katalizatorci katalizatoróóww

Page 50: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Koszty paliwa rzepakowegoKoszty paliwa rzepakowego

Koszty [zKoszty [złł]] Olej rzepakowyOlej rzepakowy Paliwo rzepakowePaliwo rzepakowe Olej napOlej napęędowydowy

Cena surowcaCena surowca 0.950.95--1.041.04 0.950.95--1.041.04 --

Cena na wyjCena na wyjśściu ciu z (z (agro)rafineriiagro)rafinerii

1.191.19--1.111.11 1.161.16--1.531.53 0.3780.378

Koszty Koszty dystrybucji i dystrybucji i transportutransportu

0.2250.225 0.2250.225 0.180.18

Podatek Podatek drogowy TIPPdrogowy TIPP

-- 0.070.07 0.780.78

Cena bez VATCena bez VAT 1.331.33--1.421.42 1.391.39--1.761.76 1.3321.332

VAT 18.6%VAT 18.6% 0.250.25--0.270.27 0.260.26--0.320.32 0.2480.248

Cena caCena całłkowitakowita 1.581.58--1.681.68 1.651.65--2.092.09 1.581.58

Biofuels in Europe. Proc. 1st Europena Forum on Motor Biofuels. Tours, 1994

Ceny wg 1994 na terenie Francji

Page 51: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

BiopaliwoBiopaliwo –– alkohol etylowyalkohol etylowy

•• Otrzymywany jest w procesach fermentacyjnych trzciny Otrzymywany jest w procesach fermentacyjnych trzciny cukrowej (Brazylia) oraz z ziarna zbcukrowej (Brazylia) oraz z ziarna zbóóżż i owoci owocóów.w.

•• WartoWartośćść opaopałłowa etanolu: 21 500 J/l podczas gdy do owa etanolu: 21 500 J/l podczas gdy do wytworzenia tego litra z kukurydzy potrzeba ok. 50 000 wytworzenia tego litra z kukurydzy potrzeba ok. 50 000 kJkJ(g(głłóównie destylacja). Twnie destylacja). Tęę energienergięę dostarcza sidostarcza sięę najcznajczęśęściej w ciej w wyniku spalania paliw kopalnych.wyniku spalania paliw kopalnych.

•• ŚŚrednio na 1 litr produktu korednio na 1 litr produktu końńcowego trzeba odprowadzicowego trzeba odprowadzićć 13 l 13 l śściekciekóóww

•• Nie zawsze jest to paliwo oszczNie zawsze jest to paliwo oszczęędzajdzająące energice energięę, ani te, ani teżżprzyjazne przyjazne śśrodowisku naturalnemu rodowisku naturalnemu

Z. Pluta. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, nr 6, 2001

Page 52: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

BiopaliwoBiopaliwo -- metanolmetanol

•• ZakZakłład produkujad produkująący metanol powinien przerabiacy metanol powinien przerabiaćć na dobna dobęę nie nie mniej nimniej niżż 1250 ton suchej masy1250 ton suchej masy

•• Do zapewnienia ciDo zapewnienia ciąąggłłoośści dostaw musi byci dostaw musi byćć eksploatowany w eksploatowany w spossposóób cib ciąąggłły las o powierzchni ok. 150 000 ha. Dodatkowo y las o powierzchni ok. 150 000 ha. Dodatkowo nalenależży doliczyy doliczyćć zanieczyszczenie zanieczyszczenie śśrodowiska przez rodowiska przez śśrodki rodki transportu zwotransportu zwożżonego drewna.onego drewna.

•• Spalanie alkoholi zmieszanych z benzynSpalanie alkoholi zmieszanych z benzynąą powoduje spadek powoduje spadek emisji SOemisji SO22 i CO, ale wzrasta emisja aldehydi CO, ale wzrasta emisja aldehydóów, alkoholi, a w, alkoholi, a zwzwłłaszcza aszcza NONOxx. Dlatego dodatek etanolu do benzyny nie . Dlatego dodatek etanolu do benzyny nie powinien przekraczapowinien przekraczaćć 5%5%

Page 53: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

KOMPLEKS ROLNO-ENERGETYCZNY

Page 54: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Cykl biomasy

Popiół rozsypanyw lesie

Popiół ze spalania

Zrębki

Zbiórka biomasy leśnej

Spaliny

Energia elektryczna

Ciepło

Para wodnai inne

nieszkodliwe związki, 90%

NOx, 10%

SO2

CO2

Page 55: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Rolnik

Rolnik

Rolnik

Pośrednik - kontraktacja

Odbiorca - kontraktacja

Odbiorca - kontraktacja

Odbiorca

KOMPLEKS ROLNO –ENERGETYCZNY – OGÓLNY MODEL RYNKU

Page 56: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Podmioty na rynku - założenia

Rolnik:

_ prowadzi uprawy energetyczne na własne potrzeby (np. węgiel zostaje zastąpiony biomasą)_ zawiera umowę kontraktacyjną z przedsiębiorstwem skupowym lub odbiorcą finalnym _ prowadzi uprawy energetyczne i sprzedaje bez umowy

Pośrednik - kontraktotor:

_ jest swoistym regulatorem rynku –dąży do zawarcia długoterminowych umów zakupu i sprzedaży biomasy, które bstabilizowały rynek

_ zajmuje się logistyką biomasy_ zajmuje się suszeniem, magazynowaniem, zrąbkowaniem biomasy_ może być zawiązane przez grupę rolników, zajmujących się produkcją biomasy

Odbiorca:

_ jest finalnym konsumentem _ może zajmować się również kontraktacją biomasy

Page 57: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

MODELOWA KONCEPCJA FUNKCJONOWANIA RYNKUMODELOWA KONCEPCJA FUNKCJONOWANIA RYNKU

rynek brynek bęędzie stanowidzie stanowiłł sumsumęę pojedynczych komplekspojedynczych kompleksóów rolno w rolno ––energetycznychenergetycznych, odpowiadaj, odpowiadająącym obszarowi powiatucym obszarowi powiatu

parametry kompleksu sparametry kompleksu sąą wynikiem rachunku ekonomicznego oraz wynikiem rachunku ekonomicznego oraz momożżliwoliwośści potencjalnych odbiorcci potencjalnych odbiorcóów: w:

blok bioenergetyczny o mocy 1,8 MW, pracujblok bioenergetyczny o mocy 1,8 MW, pracująący 8 tys. godz.cy 8 tys. godz.

sprzedasprzedażż ciepciepłła 8100 GJ/rok oraz energii elektrycznej 9000 a 8100 GJ/rok oraz energii elektrycznej 9000 MWhMWh

zapotrzebowanie na paliwo: 25 tys. Mg, 80% pochodzi z upraw zapotrzebowanie na paliwo: 25 tys. Mg, 80% pochodzi z upraw energetycznychenergetycznych

budowa i eksploatacja elektrociepbudowa i eksploatacja elektrociepłłowni lokalnej opalanej biomasowni lokalnej opalanej biomasąą

Page 58: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wkład energii chemicznej paliwa do produkcji biomasy

Zbiórka i ścinanie, 2%

Transport, 1%

Energia chemicznabiomasy

Energia dla potrzeb własnych, 3%

Węgiel: 5-6 %

Page 59: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE DREWNA ODPADOWEGOSPALANIE DREWNA ODPADOWEGO

Z każdych 100 m3 masy drzewnej pozyskiwanej w lesie

na korę przypada – 10 m3

na chrust – 15 m3

na grubiznę opałową – 20 m3

na trociny – 19 m3

na tarcicę – 36 m3

na gotowe wyroby – 20-25 m3

Page 60: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE ZRSPALANIE ZRĘĘBKBKÓÓW KOTLE FLUIDALNYMW KOTLE FLUIDALNYMW ELEKTROWNI OSTROW ELEKTROWNI OSTROŁĘŁĘKAKA

•• ZrZręębki energetyczne bki energetyczne –– do 5 cmdo 5 cm

•• WartoWartośćść opaopałłowa z drewna sosnowego owa z drewna sosnowego śśrednio 7.2 MJ/kgrednio 7.2 MJ/kg

•• Szacowane zuSzacowane zużżycie biomasy w ciycie biomasy w ciąągu roku ok. 440 TJ gu roku ok. 440 TJ tjtj

ok. 69 000 ton (138 000 mok. 69 000 ton (138 000 m33))

•• Cena biomasy spalanej w kotle fluidalnym jaka powinna Cena biomasy spalanej w kotle fluidalnym jaka powinna zapewnizapewnićć nie ponoszenie strat na produkcji energii nie ponoszenie strat na produkcji energii elektrycznej zaleelektrycznej zależży od obciy od obciążążenia i moenia i możże sie sięę zmieniazmieniaćć w w zakresie 4.65zakresie 4.65--6.43 z6.43 złł/GJ (aktualny koszt zmienny w/GJ (aktualny koszt zmienny węęgla gla wynosi 9.11 zwynosi 9.11 złł/GJ , w tym zakup w/GJ , w tym zakup węęgla gla –– 6.91 z6.91 złł/GJ, /GJ, transport transport –– 1.69 z1.69 złł/GJ, ochrona /GJ, ochrona śśrodowiska rodowiska –– 0.51 z0.51 złł/GJ/GJ

Sulbiński J. Elektrownia Ostrołęka, 2002

Page 61: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Parametry zrParametry zręębkbkóów energetycznychw energetycznych

ZrZręębki opabki opałłowe owe energetyczneenergetyczne

•• WielkoWielkośćść: 1.4 cm/1.5: 1.4 cm/1.5--2.5 cm2.5 cm

•• WartoWartośćść opaopałłowa: 6owa: 6--9 9 MJ/kgMJ/kg

•• WilgotnoWilgotnośćść: 30: 30--60%60%

•• Cena netto: 56.52 zCena netto: 56.52 złł/m/m33

1 m1 m33 = 250= 250--350 kg350 kg

ZrZręębki defibracyjnebki defibracyjne

liliśściaste (buk, dciaste (buk, dąąb, jesion,b, jesion,

grab, brzoza) grab, brzoza)

•• WielkoWielkośćść: 2: 2--15 cm15 cm

•• WartoWartośćść opaopałłowa: 11owa: 11--16 16 MJ/kgMJ/kg

•• WilgotnoWilgotnośćść: 25: 25--50%50%

•• Cena netto: 80.95 zCena netto: 80.95 złł/m/m33

1 m1 m33=750=750--950 kg950 kg

Page 62: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

KotKotłły na biomasy na biomasęę

•• kotkotłły may małłej mocy obsej mocy obsłługiwane rugiwane ręęcznie do produkcji ciepcznie do produkcji ciepłła a (kr(króótki okres zwrotu naktki okres zwrotu nakłładadóów: 2w: 2--3 lata)3 lata)

•• kotkotłły automatyczne do 5 y automatyczne do 5 MWMWthth produkujprodukująące ciepce ciepłło i energio i energięęelektrycznelektrycznąą, w tym tzw. , w tym tzw. „„gniazda energetycznegniazda energetyczne”” pracujpracująące w ce w skojarzeniu,skojarzeniu,

•• kotkotłły energetyczne duy energetyczne dużżej mocy, w tym kotej mocy, w tym kotłły rusztowe, pyy rusztowe, pyłłowe owe i fluidalne,i fluidalne,

•• reaktory do zgazowania biomasyreaktory do zgazowania biomasy

•• przedpaleniskaprzedpaleniska, paleniska satelitarne, paleniska satelitarne

Page 63: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wykorzystanie drewna i sWykorzystanie drewna i słłomy na cele opaomy na cele opałłoweowe

•• LiczbLiczbęę instalacji opalanych drewnem szacuje siinstalacji opalanych drewnem szacuje sięę na ponad 100.000 szt., w tym ok. 70 na ponad 100.000 szt., w tym ok. 70 wiwięększych kotkszych kotłłowni o mocach 0.1owni o mocach 0.1--40 MW stosowanych w zak40 MW stosowanych w zakłładach przerobu drewna adach przerobu drewna i w przemyi w przemyśśle meblarskim.le meblarskim.

•• W sektorze komunalnym istnieje zaledwie kilka ciepW sektorze komunalnym istnieje zaledwie kilka ciepłłowni o mocach 0.5owni o mocach 0.5--2.5 MW.2.5 MW.

•• CaCałłkowita moc nowoczesnych kotkowita moc nowoczesnych kotłłóów na drewno w na drewno –– ok. 600 MW (1998 r)ok. 600 MW (1998 r)

•• Bogata oferta kotBogata oferta kotłłóów na drewno: koszt inwestycyjny 500w na drewno: koszt inwestycyjny 500--1000 z1000 złł//kWkW

•• Coraz szerszym zbytem cieszCoraz szerszym zbytem ciesząą sisięę kotkotłły may małłych mocy na potrzeby gospodarstw ych mocy na potrzeby gospodarstw indywidualnych indywidualnych –– koszt zakupu szacowakoszt zakupu szacowaćć momożżna na 130na na 130--150 z150 złł//kWkW

•• SSłłoma spalana jest w ok. 10 ciepoma spalana jest w ok. 10 ciepłłowniach o owniach o łąłącznej mocy ok.13 MWcznej mocy ok.13 MW

•• Do koDo końńca 1998 r. zainstalowano ok. 75 kotca 1998 r. zainstalowano ok. 75 kotłłóów na sw na słłomomęę w gospodarstwach rolnych o w gospodarstwach rolnych o łąłącznej mocy 10 MWcznej mocy 10 MW

•• Ceny kompletnych systemCeny kompletnych systemóów kotw kotłłowych opalanych sowych opalanych słłomomąą ssąą 1.51.5--2 razy wy2 razy wyżższe nisze niżżanalogiczne kotanalogiczne kotłłóów opalanych drewnemw opalanych drewnem

Page 64: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Małe kotły opalane drewnem

Chmielowski A. Instalator, 10, 2002

Kotły wielopaliwowe

Page 65: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

KotKotłłownia opalana biomasownia opalana biomasąą

KotKotłły y FerroliFerroli w Czarnej Biaw Czarnej Białłostockiej o mocy ostockiej o mocy 5.8 MW i 2.9 MW opalane odpadami 5.8 MW i 2.9 MW opalane odpadami drzewnymi.drzewnymi.

NajwiNajwięększa tego typu kotksza tego typu kotłłownia w kraju ownia w kraju (czerwiec 2002). Koszt ca(czerwiec 2002). Koszt całłej inwestycji ej inwestycji wyniwynióóssłł ok. 12.7 ok. 12.7 mlnmln zzłł

Page 66: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

KOTŁY Z PĘCHERZYKOWĄ WARSTWĄ FLUIDALNĄ

Page 67: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Kotły rusztowe na węgiel

wzbogacony biomasą

Page 68: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Konstrukcje kotKonstrukcje kotłłóów z cyrkulacyjnw z cyrkulacyjnąąwarstwwarstwąą fluidalnfluidalnąą CFB w PolsceCFB w Polsce

Page 69: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

WspWspóólne spalanie mieszanki biomasy lub lne spalanie mieszanki biomasy lub biogazu z innymi paliwamibiogazu z innymi paliwami

•• Zalicza siZalicza sięę czczęśćęść energii odpowiadajenergii odpowiadająącej cej procentowemu udziaprocentowemu udziałłowi energii chemicznej owi energii chemicznej biomasy lub biogazu w cabiomasy lub biogazu w całłoośści energii ci energii chemicznej zuchemicznej zużżywanego paliwa, obliczanej ywanego paliwa, obliczanej na podstawie rzeczywistych wartona podstawie rzeczywistych wartośści ci opaopałłowych tych paliwowych tych paliw

Page 70: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Zależność strumienia dw utlenku siarki od udziału masow ego paliw a alternatyw nego (drew na odpadow ego) w masie paliw a zastępczego (w spółczynnik nadmiaru pow ietrza: Lambda = 1.3).

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

gB [-]

StrV

SO2

[nm

3 /h]

Lambda = 1.3

Kocioł WR25 na miał węglowy wzbogacony zrębkami

drzewnymi

Page 71: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Zależność teoretycznej temperatury spalania od udziału masow ego paliw a alternatyw nego (drew na odpadow ego) w masie paliw a zastępczego (w spółczynnik nadmiaru pow ietrza: Lambda = 1.3).

1520

1525

1530

1535

1540

1545

1550

1555

1560

1565

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

gB [-]

tt [o C

]

Lambda = 1.3

Kocioł WR25

20% wag. biomasy

Spadek tt o 15oC

Page 72: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Zależność strumienia dw utlenku w ęgla od udziału masow ego paliw a alternatyw nego (drew na odpadow ego) w masie paliw a zastępczego (w spółczynnik nadmiaru pow ietrza: Lambda = 1.3).

2400

2500

2600

2700

2800

2900

3000

3100

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

gB [-]

StrV

CO

2 [n

m3 /h

]

Lambda = 1.3

Kocioł WR25

Page 73: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PELETYZACJA BIOMASY DLA ENERGETYKI

Peletyzacja: zagęszczanie, prasowaniei wysokociśnieniowe formowanie minibrykietów o śr ok. 0.5 cm i długości 2-3 cm

Ciśnienie peletyzacji: 15-60 MpaZużycie energii: 40-45 kWh/t (10 zł/t)Koszt surowca (drewna, słomy) ok. 130 zł/t

Koszt inwestycyjny i eksploatacyjny: 150 zł/t

Perspektywy:• peletyzacja zrębków wiklinowych• peletyzacja zrębków, słomy, siana, odpadów z cukrowni• nowe metody peletyzacji

Page 74: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Pellet type: A B CDiameter, mm 26 26 8Length, mm 20 20 20Ash, % 82 82 82Portland cement, % 0 10 0Alumina cement, % 10 0 10Na3PO4 , % 8 8 8DXN concentration, ng/kg 119800TEQ, ng/kg 862 862 862Compressive strength, kgf/cm2 55 36.2 -Porosity, - 0.36 0.39 0.3Density, kg/m3 1740 1860 1680

Pellet A Pellet CPellet B

Peletyzacja biomasy

Page 75: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Generator CFBGenerator CFB FW LahtiFW Lahtido zgazowania biomasy i paliw z odpaddo zgazowania biomasy i paliw z odpadóóww

BiopaliwoPaliwo z odpadów

popiół denny

powietrze

niskokaloryczny gaz 650-750 oC popiół lotny

Generator CFB 900-850 oC

Generator:40-70 MWth525 kcal/kg50% wilgoci

Kocioł pyłowy:138 MWeMax. 240 MWth547 t/h170 bar540 oC

Foster Wheeler, Feb. 1998

Page 76: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

ZGAZOWANIE BIOMASY

Page 77: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Paliwo dla generatora CFB LahtiPaliwo dla generatora CFB Lahti

PaliwoPaliwo UdziaUdziałł

masowy %masowy %

ZawartoZawartośćść

wilgoci %wilgoci %

PyPyłł z obrz obróóbki drewnabki drewna 1010 4545--5050

Odpady drewna (kora, kawaOdpady drewna (kora, kawałłki ki drewna, drewna, śścinki i inne)cinki i inne)

3030 4545--5050

Suche odpady przerSuche odpady przeróóbki drewnabki drewna

(trociny, odpadki i inne)(trociny, odpadki i inne)

3030 1010--2020

Paliwo z recyklingu REF (plastik, Paliwo z recyklingu REF (plastik, papier, tektura, drewnopapier, tektura, drewno

3030 1010--3030

Page 78: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Zgazowanie biomasy i odpadów przemysłowych REF

Page 79: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Transport biomasy

Page 80: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Spalanie osadSpalanie osadóów w śściekowychciekowychwspwspóólnie z wlnie z węęglem w kotle CFBglem w kotle CFB

•• UE program JOULE II:UE program JOULE II:

•• KocioKociołł CFB CFB RheinbraunRheinbraun AG w AG w BerrenrathBerrenrath, Niemcy, Niemcy

•• 93 t/h w93 t/h węęgla brunatnegogla brunatnego

•• 120 000 ton/rok osad120 000 ton/rok osadóów w śściekowychciekowych

•• Niskie emisje SONiskie emisje SO22, , NONOxx, CO, CO

•• Niskie zawartoNiskie zawartośści metali ci metali ciciężężkich w popielekich w popiele

•• Emisja rtEmisja rtęęci < 10 ci < 10 µµg/mg/m3 3

(norma < 20 (norma < 20 µµg/mg/m3 3 ))

powietrze

węgiel

osadściekowy

ESP

Kocioł CFB

częśćkonwekcyjna

Adsorbenty:koksik z węgla brunatnego

popiół

spaliny

węgielbrunatny

Werther J., M. Saenger. J.Chem.Engng Japan, 1, 2000

Page 81: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Termiczna utylizacja biopaliwa w kotle pyłowym225 MW Elektrownia Łaziska

Biopaliwo

Page 82: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Termiczna utylizacja biopaliwa w kotle pyłowym225 MW Elektrownia Łaziska

Wnioski

Wspomaganie kotWspomaganie kotłła pya pyłłowego OP 650 owego OP 650 biopaliwembiopaliwem o wartoo wartośści ci opaopałłowej 7owej 7--12 MJ/kg i utrzymaniu jako paliwa podstawowego 12 MJ/kg i utrzymaniu jako paliwa podstawowego wwęęgla 21 MJ/kg przy zagla 21 MJ/kg przy załłoożżeniu wydajnoeniu wydajnośści masowej i cieplnej ci masowej i cieplnej kotkotłła oraz parametra oraz parametróów pary spowoduje:w pary spowoduje:

•• Zmniejszenie zuZmniejszenie zużżycia wycia węęgla o 6gla o 6--7%7%

•• ObniObniżżenie temperatury w komorze paleniskowej o ok. 130 enie temperatury w komorze paleniskowej o ok. 130 ooCC, , obniobniżżenie enie temtem. spalin o ok. 25 . spalin o ok. 25 ooCC,,

•• WzroWzrośśnie ciepnie ciepłło przejo przejęęte przez powierzchnie konwekcyjne te przez powierzchnie konwekcyjne zabudowane w zabudowane w mimięędzycidzyciąągugu i drugim cii drugim ciąągu o 3gu o 3--10%10%

•• Zmaleje ciepZmaleje ciepłło przejo przejęęte przez powierzchnie te przez powierzchnie opromieniowaneopromieniowane w w komorze paleniskowej o ok. 7%komorze paleniskowej o ok. 7%

Page 83: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

MODERNIZACJA KOTŁÓW RUSZTOWYCH I PĘCHERZYKOWYCHNA KOTŁY Z PĘCHERZYKOWĄ WARSTWĄ FLUIDALNĄ

Page 84: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 MWMWtt

SCHEMAT KOTŁA FLUIDALNEGOSCHEMAT KOTSCHEMAT KOTŁŁA FLUIDALNEGOA FLUIDALNEGO

CombustionChamber

Bark

Sand

Superheater

Economizer

Air heater

Air fans

Recircularion flue gas fan

Induced draft fans

Bottom ash

Fly ash

Popiół lotny z elektrofiltraSecondary air II

Secondary air I

Primary air

Bottom ash

Popiół lotny z elektrofiltra

Recirculation flue gas

2

Feed water inlet

3

Primary air fan

SH2

SH1

ECO

40 MWt BFB BOILEROSTROLEKA HEAT AND POWER PLANT

Precipilator

1

1

2

3

Page 85: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 MWMWtt

PORÓWNANIE PARAMETRÓW KOTŁA OKF-40 PRZED I PO MODERNIZACJI

PORPORÓÓWNANIE PARAMETRWNANIE PARAMETRÓÓW KOTW KOTŁŁA OKFA OKF--40 PRZED I PO 40 PRZED I PO MODERNIZACJIMODERNIZACJI

Jedn. Przed modernizacją

Po modernizacji

Strumień pary kg/s 28 12 Ciśnienie pary MPa 4.0 4.0 Temperatura pary o C 450 450 Wydajność cieplna MJ/s 76.5 37 Sprawność % 75 - 78 80 - 85 Wartość opałowa (masa sucha) MJ/kg 21.6 17.4 Zużycie paliwa kg/s 1,68 - węgiel 6,1 - kora Całkowity strumień popiołu kg/s 0,33-0,42 0,014-0,027

Page 86: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 MWMWtt

CHARAKTERYSTYKA BIOMASY I WĘGLA – STAN SUCHY

CHARAKTERYSTYKA BIOMASY I WCHARAKTERYSTYKA BIOMASY I WĘĘGLA GLA –– STAN STAN SUCHYSUCHY

Analiza elementarna Kora Węgiel kamiennny C % 46,81 68 H % 5,73 4,5 O % 42,61 11 N % 0,29 0 - 2 S % 0,10 0,9 Popiół % 4,46 25 Wartość opałowa MJ/kg 17,4 20,5

Page 87: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Paliwo Rodzaj zanieczyszczeniaW szystkie typy biomasy

CO, NOx, N2O, CxHy, smoła, koksik, popiół

Biomasa zawierająca S i Cl (miejskie odpady drzewne, słoma, trawa)

HCl, SO2,

Biomasa zawierająca metale ciężkie (miejskie odpady drzewne, osady ściekowe)

Pb, Zn, Cd, Cu, Cr, Hg

Biomasa posiadająca wysoką zawartość Cl PCDD, PCDF

Źródła i rodzaj emisji zanieczyszczeń gazowych i stałych powstałych w procesie spalania biomasy

Page 88: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

ANALIZA ANALIZA PROCESU SPALANIA PROCESU SPALANIA

MIESZANEK BIOMASY MIESZANEK BIOMASY i Wi WĘĘGLA BRUNATNEGO GLA BRUNATNEGO

W CYRKULACYJNEJ W CYRKULACYJNEJ WARSTWIE FLUIDALNEJWARSTWIE FLUIDALNEJ

JEDNOSTKOWA EMISJAJEDNOSTKOWA EMISJAZANIECZYSZCZEZANIECZYSZCZEŃŃ

GAZOWYCHGAZOWYCH

Jednostkowa emisja SO2 w funkcji temperatury warstwy fluidalnej dla badanych mieszanek paliwowych

Jednostkowa emisja SOJednostkowa emisja SO22 w funkcji w funkcji temperatury warstwy fluidalnej dla temperatury warstwy fluidalnej dla badanych mieszanek paliwowychbadanych mieszanek paliwowych

Temperatura warstwy fluidalnej, T, KTemperatura warstwy fluidalnej, T, K

Jedn

ostk

owa

emis

ja

Jedn

ostk

owa

emis

ja S

OSO22,

E, ESO

2SO

2 , k

g , k

g SOS

O22/

kg

/kg

SS

1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200

U=1,30 m/sU=1,30 m/sSSww=0,07 S=0,07 Sbb=0,30=0,30

XXbb=0,0=0,0XXbb=0,2=0,2XXbb=0,4=0,4XXbb=0,6=0,6XXbb=0,8=0,8XXbb=1,0=1,0

2,00

1,75

1,50

1,00

0,75

0,50

0,25

0,00

1,25

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 10,7 0,9UdziaUdziałł masowy ziaren biomasy w mieszance paliwowej, masowy ziaren biomasy w mieszance paliwowej, xxbb , , --

Jedn

ostk

owa

emis

ja

Jedn

ostk

owa

emis

ja S

OSO22,

E, ESO

2SO

2 , k

g , k

g SOS

O22/

kg

/kg

SS

U=1,56 m/sU=1,56 m/sU=1,30 m/sU=1,30 m/sU=1,04 m/sU=1,04 m/sCa/SCa/S

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,0

1,0

0,0

0,5

1,5

2,5

2,00

1,50

1,25

1,00

0,75

0,50

0,25

0,00

1,75

Stos

un

ek m

olow

y, C

a/S

Stos

un

ek m

olow

y, C

a/S

Temperatura warstwy fluidalnej T=1123 KTemperatura warstwy fluidalnej T=1123 K

SSww=1,00 S=1,00 Sbb=1,00=1,00

SSww=0,07 S=0,07 Sbb=0,30=0,30

SSww=0,03 S=0,03 Sbb=0,04=0,04 Jednostkowa emisja SO2 w funkcji udziału masowego ziaren biomasy w mieszance paliwowej dla badanego zakresu prędkości gazu

Jednostkowa emisja SOJednostkowa emisja SO22 w funkcji w funkcji udziaudziałłu masowego ziaren biomasy w u masowego ziaren biomasy w mieszance paliwowej dla badanego mieszance paliwowej dla badanego zakresu przakresu pręędkodkośści gazuci gazu

Page 89: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

ANALIZA PROCESU SPALANIA MIESZANEK BIOMASY i WANALIZA PROCESU SPALANIA MIESZANEK BIOMASY i WĘĘGLA GLA BRUNATNEGO W CYRKULACYJNEJ WARSTWIE FLUIDALNEJBRUNATNEGO W CYRKULACYJNEJ WARSTWIE FLUIDALNEJ

STĘŻENIA ZANIECZYSZCZEŃ STAŁYCHSTSTĘŻĘŻENIA ZANIECZYSZCZEENIA ZANIECZYSZCZEŃŃ STASTAŁŁYCHYCH

ZawartoZawartośćść pierwiastkpierwiastkóów w śśladowych w popioladowych w popiołłach ach w popiele z procesu fluidalnego spalania mieszanek paliwowychw popiele z procesu fluidalnego spalania mieszanek paliwowych

Zaw

artość

w p

opie

le, m

g/kg

Temperatura warstwy fluidalnej T=1123 K

Prędkość gazu U=1,3 m/s

Ca/S=0

Pierwiastki śladoweAs Cd Co Cr Cu Ni Pb Zn

xb =0,0 xb =0,5 xb =1,0

Page 90: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 MWMWtt

PROCES SPALANIA BIOMASYPROCES SPALANIA BIOMASYPROCES SPALANIA BIOMASY

Zawartość wilgoci w korze

[%] Jedn.

55 58 60

Strumień pary kg/s 13,0 12,0 11,0 Zużycie paliwa kg/s 6,4 6,5 6,5 Strumień powietrza Nm3/s 16,2 15,3 14,6 Sprawność % 84,7 84,3 83,7

Page 91: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 SPALANIE BIOMASY W KOTLE FLUIDALNYM 40 MWMWtt

EMISJE NOx, SO2, CO W PROCESIE SPALANIA BIOMASYEMISJE EMISJE NONOxx, SO, SO22, CO W PROCESIE SPALANIA BIOMASY, CO W PROCESIE SPALANIA BIOMASY

Wielkość emisji Składniki emisji [g/GJ] [ppm]

NOx * 90-119 (230 **) 32-73 SO2 75-128 30-56 CO 10-350 6-309 pyły 8-12 (250 **) [mg/Nm3]

* Calculated to NO2, ** Emission guarantees

Page 92: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PRAWNE I PRAWNE I EKONOMICZNE ASPEKTY EKONOMICZNE ASPEKTY HANDLU ENERGIHANDLU ENERGIĄĄODNAWIALNODNAWIALNĄĄ

Page 93: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

ENERGIA ODNAWIALNA ENERGIA ODNAWIALNA WYMAGA PREFERENCYJNYCH WYMAGA PREFERENCYJNYCH ZASAD HANDLUZASAD HANDLU

•• Jest droJest drożższa od energii wytwarzanej sza od energii wytwarzanej na bazie paliw kopalnych;na bazie paliw kopalnych;

•• Charakteryzuje siCharakteryzuje sięę::-- wysokimi nakwysokimi nakłładami adami inwestycyjnymi;inwestycyjnymi;-- niskimi kosztami eksploatacyjnymi.niskimi kosztami eksploatacyjnymi.

Page 94: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

•• Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci PrzesyPrzesyłłowej, w tym: Regulamin owej, w tym: Regulamin Rynku BilansujRynku Bilansująącego;cego;

•• Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Rozdzielczej.Rozdzielczej.

Page 95: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

REGUREGUŁŁY HANDLU ENERGIY HANDLU ENERGIĄĄODNAWIALNODNAWIALNĄĄ

•• obowiobowiąązek zakupu okrezek zakupu okreśślonej ilolonej ilośści energii ci energii przez przedsiprzez przedsięębiorstwa energetyczne;biorstwa energetyczne;

•• ceny umowne, ustalane na warunkach ceny umowne, ustalane na warunkach rynkowych;rynkowych;

•• kary nakkary nakłładane przez Prezesa URE na adane przez Prezesa URE na przedsiprzedsięębiorstwa, ktbiorstwa, któóre nie wywire nie wywiążąążą sisięęz obowiz obowiąązku zakupu energii.zku zakupu energii.

Page 96: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

MOMOŻŻLIWE OBECNIE FORMY LIWE OBECNIE FORMY HANDLU ENERGIHANDLU ENERGIĄĄODNAWIALNODNAWIALNĄĄ

•• Umowy trUmowy tróójstronne pomijstronne pomięędzy wytwdzy wytwóórcrcąą, , przedsiprzedsięębiorstwem sieciowym i odbiorcbiorstwem sieciowym i odbiorcąąenergii;energii;

•• GieGiełłda Energii;da Energii;

•• Platforma Obrotu EnergiPlatforma Obrotu Energiąą ElektrycznElektrycznąąw Bew Bełłchatowie (chatowie (poeepoee););

•• Inne przedsiInne przedsięębiorstwa obrotu energibiorstwa obrotu energiąą;;

Page 97: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

ZIELONE CERTYFIKATY ZIELONE CERTYFIKATY (forma przewidywana(forma przewidywana).).WartoWartośćść energii odnawialnej:energii odnawialnej:

-- fizyczna rfizyczna róówna wartowna wartośści energii ci energii konwencjonalnej;konwencjonalnej;

-- ekologiczna, ekologiczna, tzw. Zielony Certyfikat.tzw. Zielony Certyfikat.

-- powipowiąązanie systemu certyfikatzanie systemu certyfikatóów z handlem w z handlem emisjami celem unikniemisjami celem uniknięęcia podwcia podwóójnego obcijnego obciążążenia enia finansowego odbiorcfinansowego odbiorcóów energiiw energii

Page 98: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

ZIELONE CERTYFIKATY ZIELONE CERTYFIKATY (forma przewidywana(forma przewidywana).).•• DuDużże moe możżliwoliwośści handlu energici handlu energiąą odnawialnodnawialnąą;;

•• KoniecznoKoniecznośćść powopowołłania instytucji zajmujania instytucji zajmująącej sicej sięęadministrowaniem systemem administrowaniem systemem „„Zielonych Zielonych CertyfikatCertyfikatóóww”” i zwii zwiąązane z tym koszty;zane z tym koszty;

•• Krajowy Depozyt PapierKrajowy Depozyt Papieróów Wartow Wartośściowych ciowych uwzgluwzglęędniany jako instytucja ktdniany jako instytucja któóra mogra mogłłaby aby administrowaadministrowaćć systemem systemem „„Zielonych Zielonych CertyfikatCertyfikatóóww””. .

Page 99: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PROBLEMY WYNIKAJPROBLEMY WYNIKAJĄĄCE CE Z AKTUALNYCH ZASAD Z AKTUALNYCH ZASAD DOBOWO DOBOWO --GODZINOWEGO GODZINOWEGO RYNKU ENERGIIRYNKU ENERGII•• KoniecznoKoniecznośćść sporzsporząądzania dzania

harmonogramu pracy elektrowni harmonogramu pracy elektrowni w przedziaw przedziałłach godzinowych ze ach godzinowych ze znacznym wyprzedzeniem czasowym znacznym wyprzedzeniem czasowym oraz konsekwencje finansowe oraz konsekwencje finansowe w przypadku produkcji odbiegajw przypadku produkcji odbiegająącej cej od zaod załłoożżonego planu.onego planu.

Page 100: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

PROBLEMY ZWIPROBLEMY ZWIĄĄZANE ZE ZANE ZE WSPWSPÓÓŁŁPRACPRACĄĄ ŹŹRRÓÓDEDEŁŁODNAWIALNYCH Z SIECIODNAWIALNYCH Z SIECIĄĄELEKTROENERGETYCZNELEKTROENERGETYCZNĄĄ

•• W celu wyprowadzenia mocy z elektrowni W celu wyprowadzenia mocy z elektrowni odnawialnych konieczna jest budowa odnawialnych konieczna jest budowa dodatkowych elementdodatkowych elementóów sieci, w niektw sieci, w niektóórych rych przypadkach rprzypadkach róówniewnieżż sieci najwysieci najwyżższych napiszych napięćęć;;

•• Ze wzglZe wzglęędu na madu na małąłą przewidywalnoprzewidywalnośćść pracy tych pracy tych źźrróódedełł konieczne jest utrzymywanie rezerwy konieczne jest utrzymywanie rezerwy mocy w elektrowniach konwencjonalnych oraz mocy w elektrowniach konwencjonalnych oraz rezerwowanie przepustoworezerwowanie przepustowośści siecici sieci. .

Page 101: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

WNIOSKI I UWAGIWNIOSKI I UWAGI

•• ŹŹrróóddłła odnawialne wymagaja odnawialne wymagająąpreferencyjnych warunkpreferencyjnych warunkóów w funkcjonowania, jednak zastosowane funkcjonowania, jednak zastosowane metody wsparcia powinny wymuszametody wsparcia powinny wymuszaććefektywnoefektywnośćść ekonomicznekonomicznąą..

•• W przyszW przyszłłoośści ci źźrróóddłła odnawialne powinny a odnawialne powinny stastaćć sisięę konkurencyjne cenowo wobec konkurencyjne cenowo wobec elektrowni konwencjonalnych.elektrowni konwencjonalnych.

Page 102: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Podsumowanie

Odnawialne źródła energii, w tym przede wszystkim biomasabędą odgrywać coraz większą rolę w zaspakajaniu potrzebenergetycznych w gminach i regionach

Biomasa nigdy nie zastąpi konwencjonalnych źródeł energii;ma jedynie je uzupełniać

Biomasa będzie wykorzystywana przede wszystkim w celuzaspokojenia potrzeb odbiorców rozproszonych

Page 103: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Wykorzystanie biomasy i wWykorzystanie biomasy i węęgla jako mieszanki paliwowej gla jako mieszanki paliwowej jest interesujjest interesująące ze wzglce ze wzglęędu na:du na:

zerowy bilans emisji COzerowy bilans emisji CO2 2 dla biomasy, najwydla biomasy, najwyżższa emisja COsza emisja CO22 wwśśrróód paliw d paliw kopalnych dla wkopalnych dla węęgla brunatnego gla brunatnego -- ograniczenie wzrostu stograniczenie wzrostu stężężenia COenia CO22 ,,

niskniskąą zawartozawartośćść S w biomasie (0,1%), koniecznoS w biomasie (0,1%), koniecznośćść uzyskiwania wysokichuzyskiwania wysokichskutecznoskutecznośści wici wiąązania S w procesie spalania wzania S w procesie spalania węęgla (93%) gla (93%) -- obniobniżżenie: emisji SOenie: emisji SO22, zu, zużżycia sorbentu, masy odpadycia sorbentu, masy odpadóów staw stałłych,ych,

efekt efekt reburningowyreburningowy biomasy biomasy -- wyeliminowanie koniecznowyeliminowanie koniecznośści stosowania ci stosowania wtwtóórnych metod redukcji rnych metod redukcji NONOxx w procesie spalania ww procesie spalania węęgla ,gla ,

niskniskąą zawartozawartośćść popiopopiołłu w biomasie (2 %) u w biomasie (2 %) -- odciodciążążenie problemu enie problemu rozwirozwiąązywania gromadzenia odpadzywania gromadzenia odpadóów staw stałłych ,ych ,

wysokwysokąą zawartozawartośćść czczęśęści lotnych w biomasie (85%) ci lotnych w biomasie (85%) -- poprawa sprawnopoprawa sprawnośści ci procesu spalania wprocesu spalania węęgla ,gla ,

wywyżższsząą zawartozawartośćść popiopopiołłu w wu w węęglu brunatnym glu brunatnym -- eliminacja zjawiska eliminacja zjawiska aglomeracji w procesie fluidalnego spalania biomasy.aglomeracji w procesie fluidalnego spalania biomasy.

biomasa jako odnawialne biomasa jako odnawialne źźrróóddłło energii o energii -- ograniczenie zuograniczenie zużżycia ycia zasobzasobóów ww węęgla i poprawa stanu gla i poprawa stanu śśrodowiska naturalnego.rodowiska naturalnego.

Page 104: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

FINANASOWANIE KOMPLEKFINANASOWANIE KOMPLEKSSÓÓW ROLNOW ROLNO--ENERGETYCZNYCHENERGETYCZNYCH

•• Instytucje krajoweInstytucje krajowe

••

•• EkoFunduszEkoFundusz –– www.ekofundusz.org.plwww.ekofundusz.org.pl

••

•• Narodowy Fundusz Ochrony Narodowy Fundusz Ochrony ŚŚrodowiska i Gospodarki Wodnej rodowiska i Gospodarki Wodnej –– www.nfos.org.plwww.nfos.org.pl

••

•• WojewWojewóódzkie Fundusze Ochrony dzkie Fundusze Ochrony ŚŚrodowiska i Gospodarki Wodnej rodowiska i Gospodarki Wodnej –– www.wfosigwwww.wfosigw--gda.plgda.pl; ; www.wfosigwwww.wfosigw--... .... .plpl

••

•• Bank Ochrony Bank Ochrony ŚŚrodowiska rodowiska –– www.bosbank.plwww.bosbank.pl

••

•• Program MaProgram Małłych Dotacji Globalnego Funduszu ych Dotacji Globalnego Funduszu ŚŚrodowiska rodowiska –– www.gef.undp.org.plwww.gef.undp.org.pl

••

•• Fundacja Wspomagania Wsi (Fundacja Rolnicza) Fundacja Wspomagania Wsi (Fundacja Rolnicza) –– www.cofund.org.plwww.cofund.org.pl

••

•• Finansowanie zagraniczne Finansowanie zagraniczne

••

•• Program Pomocowy PHAREProgram Pomocowy PHARE

••

•• Fundusze przedakcesyjne ISPA i SAPARDFundusze przedakcesyjne ISPA i SAPARD

••

•• Europejski Bank InwestycyjnyEuropejski Bank Inwestycyjny

••

•• Nordycki Bank InwestycyjnyNordycki Bank Inwestycyjny

••

•• Inne fundusze zagraniczne dostInne fundusze zagraniczne dostęępne dla Polskipne dla Polski

Page 105: Rozdział III - Energetyczne wykorzystanie biomasy

Koniec prezentacji