Transcript EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE - ASPEK-u

EFEKTÍVNOSŤ
PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
(AKO NÁSTROJ NA ZNIŽOVANIE EMISIÍ)
doc. Ing. František Urban, CSc. – Ing. Ľubor KUČÁK, CSc.
Strojnícka fakulta STU, Námestie slobody 17, 812 31 Bratislava
Ing. Michal FABUŠ
PROEN s.r.o., Hattalova 12/A, 831 03 Bratislava
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Prostredie





vývoj situácie na trhu s energiami
bezpečnosť a spoľahlivosť dodávky energie
legislatívny a regulačný rámec
pokrok vo vývoji akceptovateľných technológií
neutrálna bilancia emisií CO2 - dôležitý faktor pri
plnení medzinárodných záväzkov Slovenskej republiky
 využívanie obnoviteľných zdrojov energie - významný
aspekt pri regionálnom rozvoji
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Legislatívny rámec
 smernica 2010/75/EÚ o priemyselných emisiách
BAT prostredníctvom referenčných dokumentov určuje aj limitné
hodnoty pre emisie do vôd, či pôdy, stanovuje hraničné parametre napr.
pre obsah organických rozpúšťadiel vo vstupných surovinách či
materiáloch, zohľadňuje energetickú efektívnosť celej výroby, sleduje
materiálové a energetické toky, tvorbu a nakladanie s odpadom a pod.
 zákon NR SR č. 476/2008 Z. z. o energetickej efektívnosti
s vykonávacími predpismi MH SR
napr. vyhláška MH SR č. 429/2009 Z. z., ktorá ustanovuje postup
pri výkone energetického auditu, obsah písomnej správy a súbor
údajov na monitorovanie efektívnosti pri používaní energie
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Nástroje na dosiahnutie cieľov v oblasti energetickej efektívnosti
 Na dosiahnutie zvýšenia energetickej efektívnosti je potrebné využiť
všetky legislatívou stanovené postupy, ako aj postupy zdanlivo
nesúvisiace, ale veľmi dôležité pri analýzach energetickej efektívnosti
a hľadaní slabých miest v oblasti využívania energetických zdrojov.
 Prvotným impulzom pri tejto činnosti býva obyčajne potreba
dodržiavania stále sa sprísňujúcich emisných limitov a ďalej
ekonomické kritériá odvodené od spotreby energií pri výrobnom
procese.
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Nástroje na dosiahnutie cieľov v oblasti energetickej efektívnosti
 Veľmi silným a efektívnym nástrojom v tejto oblasti je energetický
audit.
Jeho dôležitým aspektom je, že v spolupráci s pracovníkmi auditovanej
firmy sa na spotreby energií pozrie zvyklosťami firmy nezaťažený
audítor a obyčajne podporí dobré návrhy pracovníkov energetiky, ktorí
v tomto smere bez vonkajšej podpory ťažšie presadzujú energeticky
zaujímavé investície.
Energetický audítor v spolupráci s firemným energetikom
a pracovníkmi zodpovednými za technologické procesy môžu
navrhnúť také opatrenia, ktoré povedú k zníženiu nákladov na energie.
Energetický audit je spravidla vyžadovaný i pri žiadostiach o úvery
a dotácie na zavedenie šetriacich technológií.
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Nástroje na dosiahnutie cieľov v oblasti energetickej efektívnosti
 Dôležitým nástrojom je analýza finančnej efektívnosti navrhovaných
opatrení
Pri týchto analýzach možno posúdiť ovplyvnenie spotreby energií,
platieb za odbery elektriny a plynu, prípadne externe dodávaného tepla
na finančné bilancie
Častým výsledkom je, že i vyššie investície do nových technológií
majú relatívne krátku dobu návratnosti vzhľadom na znížené spotreby.
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Nástroje na dosiahnutie cieľov v oblasti energetickej efektívnosti
 V oblasti komunálnej energetiky by mala byť nástrojom energetickej
efektívnosti koncepcia rozvoja obce v oblasti tepelnej energetiky.
Obce boli povinné spracovať tieto koncepcie a zahrnúť ich do svojej územnoplánovacej dokumentácie.
Bohužiaľ sa tento zámer nepodarilo celkom naplniť, pretože súdne
rozhodnutia vo viacerých prípadoch negovali závery energetických koncepcií
a dali za pravdu investorom, ktorí sa nedržali koncepčných zásad prijatých
obecnými zastupiteľstvami.
Dokonca boli prípady udelenia pokút, napriek platnej legislatíve.
V mestách, kde sa podarilo presadiť odporúčania a investori rešpektovali
argumenty z koncepčných návrhov, funguje zásobovanie teplom spoľahlivejšie
a hlavne organizovanejšie.
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
V podmienkach výrazného sprísnenia environmentálnych
požiadaviek je potrebné pristúpiť k rekonštrukcii teplární
s cieľom:
 zvýšenia energetickej a ekonomickej efektívnosti
prevádzky
 zmeny palivovej základne
 splnenie stanovených emisných limitov
 optimalizácie inštalovaných výkonov kotlov a turbín
vzhľadom na zmenené potreby tepla jeho konečných
spotrebiteľov
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
V uvádzanom príklade sa predpokladá inštalácia fluidného kotla.
 Palivá
 nízkosírnaté hnedé uhlie
 zemný plyn
 biomasa
 Optimalizácia návrhu a prevádzky fluidného kotla
 termodynamický stav admisnej pary,
 tepelný výkon kotla v nadväznosti na prevádzku turbín
 Optimalizačné kritéria
 minimálne variabilné náklady na palivo,
 maximálna ekonomická efektívnosť teplárne
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
Varianty rekonštrukcie teplárne
 Variant V1
blok s fluidným kotlom K1 a protitlakovou odberovou turbínou
jestvujúce kotly K2, K3 a protitlaková odberová turbína
 Variant V2
fluidný kotol K1
jestvujúce kotly K2, K3 a protitlakové odberové turbíny
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
Výpočty:
• priemerné denné potreby tepla na prahu teplárne počas roka
• optimálne radenie a zaťažovanie turbogenerátorov
• optimálne radenie a zaťažovanie kotlov K1, K2 a K3
Vypočítané sú:
• celková ročná dodávka tepla
• celková ročná výroba elektriny
• celková ročná spotreba tepla v palive,
• priemerná ročná účinnosť teplárne η Tp
87,8 % - variant V1
87,6 % - variant V2
•
•
ročná dodávka tepla z kotla K1
ročná výroba elektriny a dodávka tepla z nového bloku
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
Ročný diagram trvania stredných denných potrieb tepla v SCZT t = 3900 h
100
90
80
P q SCZT (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
deň
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
Ročné diagramy trvania zaťaženia kotlov K1, K2, K3 – variant V1 – kotol K1 77 % ročnej
výroby tepla v teplárni, t = 6 100 h, kotol K2 19 %, K3 4 % ročnej výroby tepla v teplárni
100
90
80
70
P (%)
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
deň
PRIEMYSELNÉ EMISIE
K1
K2
K3
5.4.2011
K spolu
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Príklad optimalizácie prevádzky v teplárni
 Maximálny tepelný príkon 100 MW ÷ 300 MW
 Spaľovanie tuhých palív
 Štandardné stav. podmienky - suchý plyn, O2 ref. 6 % objemu
Emisie
Emisné limity
mg/Nm3
TZL
20
SO2
NOx
TOC
CO
200
200
50
250
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
Kotol K1
mg/Nm3
10
20 biomasa
150
150
50
100
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Záver
 Optimalizácia spolupráce fluidného kotla s jestvujúcimi zariadeniami
• zásadná modernizácia teplárne,
• biomasa z regionálnych zdrojov a z triedeného
komunálneho odpadu,
• nízkosírnaté hnedé uhlie, zemný plyn
 Podstatné zníženie produkcie emisií a oxidu uhličitého
 Fluidný kotol K1 pokryje 77 % výroby tepla v teplárni
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Záver
 Optimalizácia spolupráce fluidného kotla s jestvujúcimi zariadeniami
– zásadná modernizácia teplárne,
– biomasa z regionálnych zdrojov a z triedeného komunálneho odpadu,
– nízkosírnaté hnedé uhlie, zemný plyn
 Podstatné zníženie produkcie emisií a oxidu uhličitého
 Fluidný kotol K1 pokryje 77 % výroby tepla v teplárni
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
EFEKTÍVNOSŤ PRI VYUŽÍVANÍ ENERGIE
Záver
 Energetické využitie komunálneho odpadu je ďalšou možnosťou zvýšenia
energetickej efektívnosti
 Vzhľadom na rastúce množstvá komunálneho odpadu, ktoré je treba
zneškodňovať v bytovo–komunálnej a priemyselnej sfére, narastá dôležitosť jeho
zhodnocovania a znižovania nárokov na ukladanie na úložiská
 Preto vystupuje do popredia otázka využitia energetického potenciálu odpadu na
výrobu tepla, prípadne tiež elektriny
 Efektívne môžu byť hlavne systémy na kombinovanú výrobu elektriny a tepla,
začlenené do centrálneho zásobovania teplom, ktoré môžu byť optimalizované na
väčší rozsah dodávky tepla s minimom dodávky v lete, pri zvýšenom podiele
výroby elektriny
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK
ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ
www.stuba.sk
www.proen.sk
PRIEMYSELNÉ EMISIE
5.4.2011
ASPEK