biomasa - własności

WYDZIAŁ INśYNIERII ŚRODOWISKAStudium PodyplomoweZrównowa Ŝone systemy zaopatrzenia budynków w energie i świadectwa energetyczne

Alternatywne źródła energii

Dr in Ŝ. Andrzej Wiszniewski

Wykład 1Biomasa - własności, technologie,ocena projektów

Wydział In Ŝynierii Środowiska Spis tre ści

� Energia odnawialna w Europie i Polsce� Globalny potencjał biomasy i kierunki

rozwoju technologii� Biomasa – podstawowe własności� Rośliny energetyczne

page 2

Alternatywne źródła energii – wykład 1


� Rośliny energetyczne� Technologie energetycznego

wykorzystania biomasy� Analiza projektów energetycznego

wykorzystania biomasy

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaEnergia odnawialna w Europie i Polsce

Definicje

� Energia wyprodukowana z wykorzystaniem paliw niekopalnych takich jak: woda, wiatr, energia słoneczna, biogaz, gaz wysypiskowy i z oczyszczalni, biomasa,

page 3



zasoby geotermalne� Energia wyprodukowana z wykorzystaniem generatorów

na powyŜsze paliwa w całości lub proporcjonalnie� Energia uzyskana z odpadów gospodarczych, które

podlegają sortowaniu

Wydział In Ŝynierii Środowiska Regulacje światowe

Protokół z KiotoProtokół z Kioto wszedł w Ŝycie 16 lutego 2005 r. Wynika z niego, Ŝe w pierwszym okresie 2008-2012 Polska musi zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych o 6% w skali globalnej w stosunku do roku bazowego – 1988

II Protokół Siarkowy i Protokół Azotowy Oslo, 1994 ,Göteborg, 1999

page 4



1999

Poziom emisji, 1000 Mg/rok Substancja

1980 1990

Dopuszczalna wielko ść

emisji dla 2010

% redukcji emisji dla 2010

(w stosunku do 1990) SO2 4100 3210 1397 - 56 NO2 1280 879 - 31 NH4 508 468 - 8 LZO 831 800 - 4

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaKierunki rozwoju energetyki odnawialnej w EU

� Biała Księga „Energia dla przyszłości - odnawialne źródła energii” - 1997

� Zielona Księga „O bezpieczeństwie energetycznym” - 2000� Dyrektywa z 27 września 2001 r. Nr 2001/77/WE w sprawie

promocji energii elektrycznej wytworzonej w źródłach odnawialnych na wewnętrznym rynku energii elektrycznej

� Strategia zrównowaŜonego rozwoju EU „ZrównowaŜona Europa dla lepszego Świata”-

page 5



� Strategia zrównowaŜonego rozwoju EU „ZrównowaŜona Europa dla lepszego Świata”-

� VI Program działań w dziedzinie ochrony środowiska „Środowisko 2010: nasza przyszłość, nasz wybór”- 2002

� Dyrektywa 2003/30/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie promocji biopaliw lub innych paliw odnawialnych dla transportu

Pakiet energetyczno – klimatyczny ?

Wydział In Ŝynierii Środowiska Przyj ęte cele dla OZE w EU

� Biała Księga� 12 % udział energii pierwotnej z OZE do roku 2010

� Dyrektywa 2003/30/WE � 5,75% udziału bio-paliw w rynku paliw dla transportu

do roku 2010 (2% na rok 2005)

page 6



� Dyrektywa 2001/77/WE� 22 % udział OZE w bilansie energii elektrycznej do

roku 2010

� Pakiet energetyczno – klimatyczny� 3 x 20 ???

Wydział In Ŝynierii Środowiska Dyrektywa 2001/77/WE w Europie

Dyrektywa określa cel ilościowy na 22% energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych wg udziału w poszczególnych

krajach na 2010r. Dla Polski 7,5 %.

page 7



Źródło: Mikucki O.: „Mechanizmy wsparcia odnawialnych źródeł energii w Polsce”, Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

Wydział In Ŝynierii Środowiska Dyrektywa 2001/77/WE w Polsce

page 8



Źródło: Kulesa M.: (2005) “Organizacja rynku zielonej i czerwonej energii z punktu widzenia spółek obrotu”

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaWykorzystanie źródeł energii odnawialnej w 2002 r w Polsce

Źródło energii Moc w MWProdukcja energii

elektrycznej w GWhProdukcja ciepła

w TJ

Całkowita produkcja energii

w TJ

Udział w produkcji całkowitej

Biomasa ~6500 310 102056 103173 92,0

En. słoneczna 17 - 37 37 0,0

Geotermia+pompy ciepła

89 - 526 526 0,5

page 9



Wiatr 29 60 - 216 0,2

En. wodna(MEW<5MW)

524 (185) 2276 (698) - 8192 (2511) 7,3 (2,2)

Suma ~7100 2646 102619 112146 100,0

*Biomasa – 98% całkowitej produkcji en. odnawialnej ( bez du Ŝych el. wodnych).

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaKierunki rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce

� Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej� Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 30

maja 2003 w sprawie szczegółowego obowiązku zakupu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (...)

page 10



źródeł energii (...)� Traktat o Przystąpieniu Republiki Czeskiej,

Estonii, Cypru, Łotwy, Litwy, Węgier, Malty, Polski, Słowenii i Słowacji do Unii Europejskiej. 2003

Wydział In Ŝynierii Środowiska Cele przyj ęte dla OZE w Polsce

� Strategia � 7,5% udziału energii pierwotnej z OZE do roku 2010

i 14% w 2020 r

� Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Traktat o Przystąpieniu

page 11



� 7,5% udziału OZE w bilansie sprzedaŜy energii elektrycznej

� 7,5% udziału OZE w krajowym zuŜyciu energii elektrycznej brutto

Wydział In Ŝynierii Środowiska

Prognoza przyrostu mocy zainstalowanej elektrycznej OZE w poszczególnych grupach technologicznych

page 12



Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaAspekty organizacyjne i ekonomiczne wspierania energetyki odnawialnej

� Wspólne wdro ŜeniaKoncepcja ta zakłada, Ŝe kraje najbardziej rozwinięte gospodarczo będą mogły finansować tego typu projekty inwestycyjne poza swymi granicami, traktując uzyskane tą drogą jednostki redukcji emisji jako element realizacji własnych zobowiązań wynikających z konwencji.

� Mechanizm czystego rozwojuMechanizm ten zezwala państwom uprzemysłowionym uzyskiwać kredyty emisyjne w zamian za to, Ŝe zainwestują w projekty przyczyniające się do

page 13



emisyjne w zamian za to, Ŝe zainwestują w projekty przyczyniające się do redukcji emisji w krajach rozwijających się, nie wchodzących w skład krajów Aneksu I Konwencji.

� Handel emisjamiRamowa Konwencja Narodów Zjednoczonych zezwala na zakup ERU przez prywatne przedsiębiorstwa i wymianę ich na pozwolenia do emisji w latach 2008-2012. Wprowadzanie handlu pozwoleniami na emisje pozwala na finansowanie inwestycji ograniczających emisję pieniędzmi pochodzącymi z handlu emisjami.

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaObowi ązek zakupu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł

Sprzedawca zobowi ązany jest do zakupu energii elektrycznej wytworzonej w O ŹE przył ączonych do sieci znajduj ących si ę w jego obszarze działania.. Zakup energii odbywa si ę po średniej cenie

page 14



średniej cenie sprzeda Ŝy energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym w poprzednim roku kalendarzowym. Za niewypełnienie obowi ązku zakupu energii elektrycznej nakładana jest kara .

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaCena uprawnienia do emisji CO2 od lipca 2007

page 15



Ceny FUTURES rocznik 2009: średnia artmetyczna cen kontraktów FUTURES z ECX, EEX

Wydział In Ŝynierii Środowiska Zielone certyfikaty

W tym systemie wyprodukowana w odnawialnym źródle energia elektryczna jest oddzielana od efektu ekologicznego, który zawarty jest w zielonym certyfikacie. Energia elektryczna sprzedawana jest na rynku energii, a zielone certyfikaty – na rynku certyfikatów.

Zielony certyfikat Rynek praw majątkowych

page 16



Produkcja energii z odnawialnych źródeł

Zielony certyfikat (świadectwo pochodzenia ŚP)

Rynek praw majątkowych wynikających z ŚP

Energia elektryczna Rynek energii elektrycznej

Wydział In Ŝynierii Środowiska Czerwone certyfikaty

page 17



Ogólny schemat systemu czerwonych certyfikatówKulesa M.: (2005) “Organizacja rynku zielonej i czerwonej energii z punktu widzenia spółek obrotu”, ].


Globalny potencjał biomasy i kierunki

page 18



Globalny potencjał biomasy i kierunki rozwoju technologii

Wydział In Ŝynierii Środowiska Globalny potencjał biomasy

Grunty orne (Ŝywność, pasze)

Zbiory Ŝywność/paszy

Produkcja Ŝywności

Konsumpcja Ŝywności

Pastwiska

Produkcja zwierzęca

1,5 Gha

3,5 Gha

Powierzchnia

Przeznaczenie gruntów / produkcja pierwotna Zbiory Przeznaczenie

Końcowe wykorzystanie

33

page 19



Gospodarka leśna/produkcja włókien

Dodatkowe grunty pod biomateriały

Grunty pod rośliny energetyczne

Inne grunty

Wycinka lasów

Zbiory roślin energetycznych

Produkcja energii

Konsumpcja materiałów

Konsumpcja energii

Produkcja materiałów4,0 Gha

4,2 Gha

4

2

1

5

7

4

6

6

Odpady wtórneOdpady pierwotne Odpady końcowe

Straty

Wydział In Ŝynierii Środowiska Globalny potencjał biomasy

RodzajPotencjalna bioenergia

dostarczona w długim okresie czasu (EJ)

1. Biomasa uprawiana na nieu Ŝytkach rolnych

0-988

2. Biomasa uprawiana na gruntach zdegradowanych

8-110

3. Odpady z rolnictwa 10-27

page 20



3. Odpady z rolnictwa 10-27

4. Odpady z gospodarki le śnej 10-16

5. Odpady a hodowli zwierz ęcej 9-25

6. Odpady organiczne 1-3 (+31 a)

7. Bio-materiały Minus 79-115

Suma 100-1130a – organiczne odpady z bio-materiałów

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaOcena pozycji rynkowej oraz niezawodno ści technologii

page 21



Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaOcena pozycji rynkowej oraz niezawodno ści technologii

Nie moŜna wyświetlić obrazu. Na komputerze moŜe brakować pamięci do otwarcia obrazu lub obraz moŜe być uszkodzony. Uruchom ponownie komputer, a następnie otwórz plik ponownie. Jeśli czerwony znak x nadal będzie wyświetlany, konieczne moŜe być usunięcie obrazu, a następnie ponowne wstawienie go.

page 22



Wydział In Ŝynierii Środowiska Uproszczona mapa drogowa bioenergii

Egzystuj ąca Technologia Nowa Technologia

Penetracja rynku Rozwój produktu

Współspalanie -gazyfikacjaCzyste odpady + biomasaKogeneracjaPelety do ogrzewania

Elektrociepłownie w cyklu kombinowanym z gazowaniem biomasy 30 – 75 MWeGazyfikacja 1 – 5 MWeEtanol z lignocelulozy

Istniejące rynki

page 23



Pelety do ogrzewania Etanol z lignocelulozyMetanol, biodiesel, DME

ce rynki

Rozwój rynku Urozmaicenie

Elektrociepłownie w cyklu kombinowanym na biogazBioolej dla kogeneracjiBiopaliwa dla transportu

BiowodórBiochemikaliaRegeneracja monomerówWychwytywanie CO 2

Now

e rynki


Rodzaje procesów konwersji i technologii uŜytkowania

page 24



uŜytkowania biomasy

Źródło: Rybak W.: (2006) „Spalanie i współspalanie biopaliw stałych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej


Biomasa – podstawowe własności

page 25



Wydział In Ŝynierii Środowiska Proces fotosyntezy

page 26



Fotosynteza zachodzi według ogólnego równania: 6 CO2 + 6H2O + energia świetlna = C6H12O6 + 6O2

Wydział In Ŝynierii Środowiska Rodzaje biomasy:

1. drewno i odpady drzewne,2. słoma, ziarna zbóŜ,3. słoma upraw specjalnych roślin

energetycznych: wierzba krzewiasta - wiklina (Salix viminalis), trawy olbrzymie z rodzaju Miscanthus, ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita Rusby) itd

4. osady ściekowe,

page 27



4. osady ściekowe, 5. inne odpady roślinne powstające na etapach

uprawy i pozyskania jak teŜ przetwarzania przemysłowego produktów (kiszonka, łuski, pestki, korzenie, pozostałości przerobu owoców itp.);,

6. paliwa biopochodne (papier i karton, stałe odpady komunalne MSW, paliwa RDF.

Wydział In Ŝynierii Środowiska Własno ści biomasy

page 28



Składniki pierwiastkowe i analityczne biomasyŹródło: Rybak W.: (2006) „Spalanie i współspalanie biopaliw stałych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej


page 29



ZaleŜność warto ści energetycznej biopaliwa od wilgotno ści na przykładzie słomyŹródło: P.Gradziuk (2003) „Technologie konwersji biomasy stałej na cele energetyczne”, Akademia Rolnicza w Lublinie,


� większość biopaliw stałych zawiera znaczne ilości wilgoci, nawet do 60% masy całkowitej,

� wszystkie biopaliwa stałe są bardzo reaktywne, zawierają duŜo związków tlenowych i niewielką liczbę struktur aromatycznych,

� mają umiarkowane zawartości azotu i bardzo niewiele siarki,wartość opałowa to 8-20 MJ/kg masy suchej,

page 30



� wartość opałowa to 8-20 MJ/kg masy suchej,� popioły zawierają umiarkowane zawartości metali śladowych, tj. arsen, kadm, chrom, ołów i rtęć,

� popioły topią się w temperaturze 1000-1700oC, dla niektórych odpadów rolniczych temperatury mogą być znacznie niŜsze.

Szczegółowe dane w tabeli 1.1 w tekście


Rośliny energetyczne

page 31



Wydział In Ŝynierii Środowiska Wierzba konopianka – Salix viminalis

� była wykorzystywana na cele koszykarskie

� gatunek krzewiasty, osiągający do 8 m wysokości

� prosta uprawa� nie ma duŜych wymagań

glebowych� zabiegi agrotechniczne

sprowadzają się do głębokiej

page 32



sprowadzają się do głębokiej orki przed nasadzeniem, zbronowania, odchwaszczenia i uŜycia środka przeciwko szkodnikom w pierwszym roku uprawy

� sadzenie moŜna przeprowadzić od lutego do maja

Wydział In Ŝynierii Środowiska Wierzba konopianka - zbiór

� wierzba moŜe uzyskać wysokość 3 m w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego

� na plantacjach energetycznych wycinkę stosuje się co trzy lataplantacja moŜe być

page 33



� plantacja moŜe być prowadzona przez 30 lat� faszyna� zrębki drzewne� brykiet� pelety

Wydział In Ŝynierii Środowiska Inne zastosowania wierzby

� umacnianie skarp i rekultywacja wysypisk

� utylizacja osadów ściekowych

� mała architektura

page 34



Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaŚlazowiec pensylwański – Sida hermaphrodita R.

� roślina wieloletnia o corocznie zamieraj ących pędach

� wysiewany� pędy maj ą średnic ę od 5 do 30 mm, s ą miękkie w środku

� roczny przyrost do 400 cm� na cele energetyczne

� warto ść opałowa około 12 MJ/kg� niska wilgotno ść� łatwo si ę tnie i brykietuje

page 35



� łatwo si ę tnie i brykietuje� wykorzystanie w przemy śle celulozowo-

papierniczym� rekultywacja terenów zdegradowanych chemicznie� nie ma specjalnych wymaga ń w stosunku do gleby i

klimatu� trzeba zapewni ć równomierno ść wysiewu nasion i

ochron ę przed chwastami w pierwszym roku uprawy� zbioru łodyg dokonuje si ę jesieni ą, po

przymrozkach, gdy ro ślina zgubi li ście

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaTopinambur (słonecznik bulwiasty) –Helianthus tuberosus

� blisko spokrewniony z słonecznikiem zwyczajnym� wysokość roślin od 2 do 4 m, średnica łodyg do 3 cm� na cele energetyczne

� bulwy – produkcja etanolu lub biogazu� wyschnięte pędy – spalanie, produkcja brykietów lub

peletów� świeŜe pędy – produkcja biogazu

� pasza dla zwierząt, roślina dekoracyjna� produkcja syropów fruktozowych – bulwy� Ŝywność dla diabetyków

page 36



� Ŝywność dla diabetyków� wymagania glebowe podobne do innych roślin

okopowych (ziemniaki), bulwy sadzimy wiosną lub jesienią

� nawozi się podobnie jak ziemniaki np.. obornik� zbiory wykonuje się w zaleŜności od celu uprawy:

� bulwy – zielonkę ścinamy w XI lub XII następnie kopiemy bulwy do 50 t/ha

� zielonka – części nadziemne kosimy nawet trzy razy w roku do 150 t/ha

� bulwy-zielonka – zbiór pod koniec października

Wydział In Ŝynierii Środowiska Trawy wieloletnie

� Miskant olbrzymi� trawa kępowa� wysokość do 350 cm

� Miskant cukrowy� wysokość od 100 do 400 cm� średnica łodygi ok. 10 mm

� Spartina preriowa

� niskie wymagania co do jakości gleby� trawy są wysadzane� zbioru

page 37



� Spartina preriowa� wysokość do 200 cm� luźne obszerne kępy

� zbioru dokonuje się jesienią

Plony:•miskant olbrzymi od 10 do 30 t s.m./ha•miskant cukrowy od 5 do 26 t s.m./ha•spartin od 17 do 29 t s.m./ha


Technologie energetycznego wykorzystania biomasy

� spalanie, współspalanie

page 38



� gazyfikacja� pyroliza� produkcja biopaliw

Wydział In Ŝynierii Środowiska Wykorzystanie biomasy

page 39



Wydział In Ŝynierii Środowiska Schemat domowego kominka

page 40



Wydział In Ŝynierii Środowiska Kotły grzewcze małej mocy

� opalane drewnem kawałkowym, granulatem, peletem, balotami słomy

� wrzutowe, automatyczne� automatyzacja sterowania

procesem spalania oraz wymuszony nawiew

page 41



wymuszony nawiew powietrza z rozdziałem na pierwotne i wtórne

� systemy podające: ślimakowe i pneumatyczne współpracujące z ruchomymi zgarniakami podłogowymi

Wydział In Ŝynierii Środowiska Schemat kotła na granulat drzewny

1. Przyłącze do napełniania silosu z cysterny

2. Silos na granulat3. Podajnik granulatu

do palnika

page 42



do palnika4. Rura podajnika paliwa5. Palnik na granulat6. Komora spalania kotła7. Komin

Wydział In Ŝynierii Środowiska Silnik Stirlinga

page 43



Wydział In Ŝynierii Środowiska Kotły grzewcze średniej i duŜej mocy

� ciepłownie i elektrociepłownie � wykorzystywane są ruszty stałe, ruszty mechaniczne płaskie

oraz schodkowe � kotły ze złoŜem fluidalnym� do spalania paliw podsuszonych (20 - 25%) stosowane są kotły

z rusztami stałymi lub mechanicznymi poziomymi.

page 44



z rusztami stałymi lub mechanicznymi poziomymi. � paliw wilgotnych (40 - 60%) kotły wyposaŜone są w ruchome

ruszty schodkowe� paleniska fluidalne pozwalają na efektywne spalanie biopaliw

niskiej jakości

Wydział In Ŝynierii Środowiska Kocioł rusztowy opalany biomas ą

page 45



Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaKocioł parowy z rusztem pochyłym

page 46




Współspalanie biomasy w kotłach fluidalnych

STRUMIEŃ ENERGII W PALIWIE

PODSTAWOWYM

90%energii

doprowadzonejSTRUMIEŃ

page 47



Energia chemiczna doprowadzona do kotła

STRUMIEŃ ENERGII

ODNAWIALNEJUdział

biomasy 10%energii

doprowadzonej

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaPrzystosowanie kotłów do współspalania biomasy

� udziału energii chemicznej doprowadzonej do kotła pochodzącej z biomasy moŜe wynosić do 10%

� przystosowanie kotła ogranicza się głównie do dobudowania linii przygotowania i podawania paliwa do kotłarozwiązanie takie nie wymaga duŜych

page 48



� rozwiązanie takie nie wymaga duŜych nakładów inwestycyjnych

� biomasa po zmieszaniu z paliwem właściwym zostaje zmielona

Wydział In Ŝynierii Środowiska Gazyfikacja

� podział na trzy fazy: suszenia i odgazowania paliwa, wytworzenia mieszaniny gazów w warunkach niedoboru powietrza, spalania gazów w komorze spalania w obecności nadmiaru tlenu

� właściwości fizykochemiczne mieszaniny wytworzonych gazów zaleŜą od rodzaju i właściwości

page 49



wytworzonych gazów zaleŜą od rodzaju i właściwości paliwa.

� mieszanina składa się zwykle z: CO, H2, N2, CO2, H2O, CxHy w tym CH4 oraz innych substancji gazowych.

Wydział In Ŝynierii Środowiska Gazyfikacja

Zagazowywarka EKOD-I

page 50




Gazyfikacja

Wykorzystanie biogazu do produkcji energii elektrycznej i ciepła

page 51



elektrycznej i ciepła

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaTechnologia IGCCP

page 52



Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaGazyfikacja paliwa z odpadów RDF

page 53



Wydział In Ŝynierii Środowiska Gazyfikacja biomasy i współspalanie

page 54



Wydział In Ŝynierii Środowiska Piroliza

� polega na termicznym przekształceniu biomasy w warunkach braku dostępu tlenu

� w wyniku procesu otrzymuje się produkt stały (węgiel drzewny), produkt ciekły (olej pyrolityczny) oraz mieszaninę gazów palnych

� w zaleŜności od warunków procesu wyróŜnia się: pyrolizę konwencjonalną (conventional pyrolysis),

page 55



pyrolizę konwencjonalną (conventional pyrolysis), szybką (fast pyrolysis) i błyskawiczną (flash pyrolysis)

� w wyniku pyrolizy szybkiej otrzymuje się produkt nazywany bio-olejem lub olejem pyrolitycznym

Wydział In Ŝynierii Środowiska Piroliza biomasy

page 56



Wydział In Ŝynierii Środowiska Technologie wykorzystania biomasy w CHP

page 57




Spalanie Biomasy Spalanie Biomasy Ocena projektuOcena projektu

page 58



Zdjęcie Credut: Bioenerginovator

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaSystem spalania biomasy opis

� Ciepłownia� Odzysk ciepła odpadowego� Spalanie biomasy dla pokrycia

zapotrzebowania bazowego� Systemy szczytowe� Rezerwa systemowa

System dystrybucji ciepła

page 59



� System dystrybucji ciepła� Ciepła woda na zasilaniu, woda

schłodzona na powrocie� Dla pojedynczych budynków lub

dla systemu ciepłowniczego

� Zaopatrywanie w paliwo� Zbiórka, składowanie i transport � Zautomatyzowane przenoszenie paliwa z

zasobnika do spalania

Zdjęcie: Bioenergia Suomessa

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaSystem spalania biomasy opis (cd.)

Dostarczanie biomasy Dostarczanie biomasy Dostarczanie biomasy Dostarczanie biomasy (wsad)(wsad)(wsad)(wsad)

Zasilanie ciepłą Zasilanie ciepłą Zasilanie ciepłą Zasilanie ciepłą wodąwodąwodąwodą

System System System System odprowadzania odprowadzania odprowadzania odprowadzania spalin i kominspalin i kominspalin i kominspalin i kominKocioł rezerwowy Kocioł rezerwowy Kocioł rezerwowy Kocioł rezerwowy

i szczytowyi szczytowyi szczytowyi szczytowy

OdpylanieOdpylanieOdpylanieOdpylanie

WymiennikWymiennikWymiennikWymiennikciepłaciepłaciepłaciepła

page 60



PrzesyłPrzesyłPrzesyłPrzesył

Schemat: Przewodnik inwestora. Małe Komercyjne Systemy Spalania Biomasy NRCan

Pobieranie biomasy Pobieranie biomasy Pobieranie biomasy Pobieranie biomasy (wsadu)(wsadu)(wsadu)(wsadu)

MagazynowanieMagazynowanieMagazynowanieMagazynowaniebiomasy biomasy biomasy biomasy (wsadu)(wsadu)(wsadu)(wsadu)

Odpopielanie i składowanie popiołuOdpopielanie i składowanie popiołuOdpopielanie i składowanie popiołuOdpopielanie i składowanie popiołuKomora paleniskowaKomora paleniskowaKomora paleniskowaKomora paleniskowa

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaObciąŜenie szczytowe a obci ąŜenie podstawowe

Instalacje spalania biomasy mogą być dobierane pod:

� ObciąŜenie szczytowe� Maksymalizacja zuŜycia biopaliwa

i minimalizacja zuŜycia paliw kopalnych� Większy, droŜszy system� Niska efektywność pracy przy częściowym

Wykres planowanego systemuBiomasa Szczyt

Obciążenie(Moc)

Zapotrzebowanie(Energia)

OCO

page 61



� Niska efektywność pracy przy częściowymobciąŜeniu jeśli zapotrzebowanie jest zmienne

� ObciąŜenie podstawowe� Praca z wydajnością bliską projektowej,

więc z wysoką sprawnością� Znacznie niŜsze koszty inwestycyjne� Wymagany system konwencjonalny dla

pokryciaobciąŜenia szczytowego

(Moc) (Energia)

Wykres planowanego systemuBiomasa Szczyt

Obciążenie(Moc)

Zapotrzebowanie(Energia)

OCO

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaUwarunkowania projektu spalania biomasy

� Dostępność, jakość i cena biomasy w stosunku do paliw kopalnych� Przyszłe nie-energetyczne wykorzystanie biomasy (np.

pulpa)� Kontrakty długoterminowe

� MoŜliwa powierzchnia pod dostawy, składowanie i duŜe kotły

page 62



i duŜe kotły� Wymagana niezawodna i wyspecjalizowana

obsługa� Zaopatrzenie w paliwo oraz obsługa odpopielania

� Przepisy środowiskowe dotyczące jakości powietrza i zagospodarowania popiołu

� Ubezpieczenie i zagadnienia bezpieczeństwa


Przykłady: Austria, Niemcy i Słowenia

Scentralizowane systemy energetyczne

Grupy budynków zawierające szkoły, szpitale i skupiska mieszkalne

Automatyczny załadunek wsadu

page 63



Zdjęcie: Ken Sheinkopf/ Solstice CRESTZdjęcie: Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing-und Entwicklungs-Netzwerk

Kocioł na drewnoZmiana zasilania ciepłowni z paliw kopalnych na biomasę , Słowenia


Przykład: KanadaBudynki u Ŝyteczno ści publicznej i handlowo usługowe

Indywidualne budynki mogą być zaopatrywane w ciepło z własnych kotłowni opalanych biomasą� UŜyteczność publiczna: szkoły, szpitale, budynki miejskie

� Budynki handlowo usługowe: magazyny, garaŜe, itp.

page 64



Zdjęcie: ECOMatters Inc.

Niewielki, komercyjny system ogrzewania, KanadaZdjęcie: Grove Wood Heat

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaPrzykłady: Brazylia i USA

Ciepło technologiczne

Zwykle wykorzystywane tam gdzie jest produkowana biomasa i wymagane jest ciepło technologiczne

� Tartaki, cukrownie i wytwórnie wódki, produkcja mebli oraz suszarnie w procesach rolniczych.

Wnętrze komory paleniskowej

Wytłoki trzciny cukrowej do procesów cieplnych w młynie, Brazylia

Trzcina cukrowa dla ciepła procesowego, Hawaje

page 65



Zdjęcie: Ken Sheinkopf/ Solstice CRESTZdjęcie: Ralph Overend/ NREL PixZdjęcie: Warren Gretz/ NREL Pix

paleniskowejcieplnych w młynie, Brazyliaprocesowego, Hawaje


RETScreen ® Moduł Spalania Biomasy

� Analiza produkcji energii w dowolnym miejscu na świecie, koszt w okresie Ŝywotności i redukcja gazów cieplarnianych� Od pojedynczych budynków do

duŜych zgrupowań z siecią cieplną� Biomasa w obciąŜeniu szczytowym,

page 66



� Biomasa w obciąŜeniu szczytowym, jako rezerwa oraz w odzysku ciepła odpadowego

� Wymiarowanie i oszacowanie kosztów rurociągów sieci ciepłowniczej

� Obecnie niedostępne analizy:� DuŜych ciepłowni (> 2,5 MW)

� W zamian dostępny model CHP

Wydział In Ŝynierii ŚrodowiskaRETScreen ® Spalanie biomasy Obliczenia energetyczne

Wyznaczenie ekwiwalentu ilości stopniodni sezonu

grzewczego

Określenie zapotrzebo-wania, krzywej

obciążenia i ilości godzin pracy przy pełnym

obciążeniu

Wyznaczenie całkowitego

Obliczenie zapotrzebowania

szczytowego

page 67



Sprawdź e-Podręcznik

Ocena projektów w zakresie Czystej Energii:RETScreen® Projektowanie i Przykłady

Rozdział: Spalanie biomasy

Wyznaczenie całkowitego zapotrzebowania na energię

Określenie konfiguracji energetycznej

Wyznaczenie ilości paliwa

Dobór rurociągów sieci cieplnej


Przykłady weryfikacji modelu RETScreen ® Spalanie biomasy

� Wyznaczenie krzywej obciąŜenia� Porównano ze

Szwedzkim modelem DD-IL dla 4 miast w Europie i Ameryce Północnej

Dobór rurociągów sieci

Krzywa przebiegu obciążenia Krzywa przebiegu obciążenia Krzywa przebiegu obciążenia Krzywa przebiegu obciążenia –––– Uppsala, Szwecja Uppsala, Szwecja Uppsala, Szwecja Uppsala, Szwecja

60

80

100

% o

bcią

żeni

a sz

czyt

oweg

o%

obc

iąże

nia

szcz

ytow

ego

% o

bcią

żeni

a sz

czyt

oweg

o%

obc

iąże

nia

szcz

ytow

ego

RETScreenDD-IL

page 68



� Dobór rurociągów sieci ciepłowniczej� Porównanie z

programem ABB R22 z dobrym rezultatem

Wartość opałowa drewnaWartość opałowa drewna� Porównano z 87 próbkami kory drzewnej ze wschodniej Kanady� RETScreen® oszacowuje wartość opałową dla odpadów drzewnych z

dokładnością 5% dla danych z próbek

0

20

40

0 2 000 4 000 6 000 8 000Liczba godzinLiczba godzinLiczba godzinLiczba godzin

% o

bcią

żeni

a sz

czyt

oweg

o%

obc

iąże

nia

szcz

ytow

ego

% o

bcią

żeni

a sz

czyt

oweg

o%

obc

iąże

nia

szcz

ytow

ego

Wydział In Ŝynierii Środowiska Wnioski

� Koszt energii cieplnej z biomasy moŜe być znacznie niŜszy od kosztu ciepła konwencjonalnego, nawet biorąc pod uwagę wyŜsze koszty początkowe systemów biomasowych

� RETScreen® określa krzywą obciąŜenia, wymaganą

page 69



� RETScreen® określa krzywą obciąŜenia, wymaganą moc instalacji biomasowej i instalacji szczytowej oraz dobiera rurociągi sieci ciepłowniczej przy uŜyciu minimalnej ilości danych wejściowych

� RETScreen® znacznie obniŜa koszty opracowania wstępnego studium wykonalności


Dziękuję za uwagę

page 70



Dziękuję za uwagę

biomasa - własności

Documents