POTENCJAl ZASTOSOWANIA PALIW-Kalina37, Sci Zagadnieniami-poukladane-materialy, ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
PRACE IMiUE i ITC POLITECHNIKI ŒL¥SKIEJ
2005
Miêdzynarodowa III Konferencja Naukowo-Techniczna 2005
ENERGETYKA GAZOWA
Janusz SKOREK
Jacek KALINA
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Œl¹ska, Gliwice
POTENCJA£ ZASTOSOWANIA PALIW
GAZOWYCH DO ROZPROSZONEGO,
SKOJARZONEGO WYTWARZANIA ENERGII
ELEKTRYCZNEJ I CIEP£A W POLSCE
Streszczenie.
W pracy przedstawiono wyniki analizy potencja³u
rynku polskiego w zakresie mo¿liwoœci zastosowania paliw gazowych
do rozproszonego wytwarzania energii elektrycznej i ciep³a w technolo-
gii skojarzonej. Omówiono g³ówne obszary zastosowañ gazowych
uk³adów kogeneracyjnych i dla wiêkszoœci z nich przedstawiono czynni-
ki warunkuj¹ce powodzenie projektów inwestycyjnych. Dokonano ta-
k¿e oceny potencja³u mocy elektrycznej jaka mo¿e zostaæ zainstalowa-
na w danym sektorze gospodarki. Przedstawiono tak¿e dane dotycz¹ce
rozwoju rozproszonej kogeneracji gazowej w innych krajach Unii Euro-
pejskiej, oraz porównano je z sytuacj¹ w Polsce.
POTENTIAL FOR GAS SUPPLIED DISTRIBUTED, COMBINED
HEAT AND POWER GENERATION IN POLAND
Summary. The analysis
of Polish market potential for appliation
of gas supplied, distributed CHP plant is presented in the paper. The
main areas of application of CHP plants are are described and the fac-
tors which influences the economical profits are analysed. The results
of analysis of the electric power which can be installed within given
sectors of national economy is also presented. Situation of the CHP
Prof. dr hab. in¿. Janusz SKOREK jest Kierownikiem Zak³adu Termodynamiki i Energety-
ki Gazowej w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Œl¹skiej, 44-101 Gliwice, ul. Konar-
skiego 22, e-mail: janusz.skorek@polsl.pl, Dr in¿. Jacek KALINA jest adiunktem w
Zak³adzie Termodynamiki i Energetyki Gazowej w Instytucie Techniki Cieplnej Politechni-
ki Œl¹skiej; 44-101 Gliwice, Konarskiego 22
216
Janusz Skorek, Jacek Kalina
market in several countries of European Community was presented
and compared to the Polish circumstances.
DAS POTENTIAL DER ANWENDUNG DER GASBRENNSTOFFE
IN DER ZERSTREUTEN WÄRME-KRAFT-KOPPLUNG IN POLEN
Zusammenfassung.
In der Arbeit stellte man vor Ergebnisse der
Analyse des Potentiales des polnischen Marktes in Bereich der Mögl-
ichkeit der Anwendung von Gasbrennstoffen zur zerstreuten Erzeu-
gung in Wärme-Kraft-Kopplungs-Verfahren. Man besprach Hauptge-
biete der Anwendungen der mit Gas befeuerten Wärme-Kraft-Kop-
plungs-Anlagen und für Mehrheiten stellte man vor Faktoren des be-
dingenden Erfolgs der Anlageentwürfe. Man vollendete auch Schätz-
ungen des Potentiales der elektrischen Leistung welche kann vielleicht
in gegeben Sektor der Wirtschaft eingeführt werden. Man stellte vor
auch den Entwicklungsstand der zerstreuten Energieerzeugung in an-
deren Ländern Europäischen Union und verglich man es mit der Lage
in Polen.
1. Wprowadzenie
Zainteresowanie gazowymi uk³adami kogeneracyjnymi w Polsce pojawi³o
siê w po³owie lat dziewiêædziesi¹tych ubieg³ego wieku. W roku 1997 Ustawa
„Prawo energetyczne” wprowadzi³a uregulowania prawne, które teoretycznie
stworzy³y korzystne warunki do wprowadzania do krajowej energetyki no-
wych technologii wytwórczych. Jedn¹ z takich technologii jest skojarzone wy-
twarzanie ciep³a i energii elektrycznej w rozproszonych obiektach ma³ej
mocy, zasilanych gazem ziemnym.
Technologia ta posiada wiele korzystnych aspektów technicznych, energe-
tycznych i ekologicznych. Z drugiej jednak strony liczne przeszkody organiza-
cyjno-prawne a z drugiej strony stosunkowo niekorzystna struktura cen no-
œników energii w kraju powoduj¹, ¿e obecna liczba pracuj¹cych obiektów jest
ma³a, przy stosunkowo du¿ym potencjale.
W chwili gdy rynek otworzy³ siê dla niezale¿nych wytwórców energii, poja-
wi³y siê na nim nowe technologie, pozwalaj¹ce lokowaæ uk³ady wytwórcze bli-
sko odbiorców energii, przejmuj¹c w ten sposób czêœæ rynku dotychczas zare-
zerwowanego dla du¿ych, monopolistycznych dostawców. Gazowe uk³ady ko-
generacyjne stanowi³y tu jedn¹ z najbardziej obiecuj¹cych technologii. Liczne
przedsiêbiorstwa energetyczne, firmy doradcze i projektowe rozpoczê³y bada-
nia i prace studialne nad wprowadzeniem tej technologii na rynek. Opubliko-
wano wiele prac, raportów i analiz dotycz¹cych efektywnoœci technicznej
i ekonomicznej projektów w tym obszarze, jak równie¿ uwarunkowañ praw-
Potencja³ zastosowania paliw gazowych...
217
nych i politycznych jakie powinny byæ spe³nione by technologia osi¹gnê³a suk-
ces rynkowy.
W dalszej czêœci pracy przedstawiono próbê analizy potencja³u rynku pol-
skiego w zakresie mo¿liwoœci rozwoju technologii gazowych uk³adów skoja-
rzonych. Przedstawiono i omówiono sytuacjê obecn¹. Wytypowano g³ówne ob-
szary zastosowañ. W ka¿dym z nich przedstawiono czynniki warunkuj¹ce po-
wodzenie projektów inwestycyjnych. Dokonano tak¿e zgrubnej oceny poten-
cja³u w postaci mocy elektrycznej zainstalowanej jaka mo¿e zostaæ ulokowana
w danym sektorze. Przedstawiono tak¿e doœwiadczenia innych krajów oraz
porównano je z sytuacj¹ polsk¹.
2. Zastosowania gazowych uk³adów kogeneracyjnych
oraz potencjalny rynek w Polsce
Potencjalny rynek gazowych uk³adów kogeneracyjnych w Polsce przedsta-
wia siê stosunkowo obiecuj¹co. Wed³ug ró¿nych szacunków eksperckich w ga-
zowych uk³adach rozproszonych ma³ej mocy mo¿e zostaæ zainstalowana moc
elektryczna od 400 do 1400 MW co stanowi obecnie od 1,1 do 4% mocy zainsta-
lowanej w systemie energetycznym.
Mo¿liwe zastosowania gazowych uk³adów rozproszonych ma³ej mocy na
rynku polskim s¹ takie same jak w innych krajach europejskich, równie¿ tych
gdzie technologia ta odnios³a znacz¹cy sukces komercyjny (Wielka Brytania,
Niemcy, Holandia). Uwzglêdniaj¹c jednak¿e specyfikê gospodarki kraju nale-
¿y stwierdziæ, ¿e z ca³¹ pewnoœci¹ pewne typy projektów realizowane bêd¹
czêœciej ni¿ inne.
Ma³e uk³ady kogeneracyjne znajduj¹ zastosowanie zazwyczaj w miejscach,
gdzie przez odpowiednio du¿¹ liczbê godzin w roku wystêpuje odpowiednio
wysokie zapotrzebowanie na ciep³o i energiê elektryczn¹. Zapotrzebowanie to
zazwyczaj zmienia siê w poszczególnych godzinach doby, a charakter tej
zmiennoœci uzale¿niony jest od pory roku i procesów realizowanych w zasila-
nych obiektach. Zmiennoœæ i wielkoœæ zapotrzebowania na noœniki energii
maj¹ czêsto wp³yw zarówno na sukces projektu inwestycyjnego, jak równie¿
na wielkoœæ i konfiguracjê uk³adu kogeneracyjnego. Uk³ady CHP najczêœciej
znajduj¹ zastosowanie w takich obiektach, jak:
–
ma³e elektrociep³ownie zawodowe,
–
szpitale,
–
uniwersytety i szko³y,
–
oœrodki sportowe.
–
biurowce.
–
hotele.
–
osiedla mieszkaniowe,
218
Janusz Skorek, Jacek Kalina
–
lotniska,
–
zak³ady przemys³owe,
–
oczyszczalnie œcieków,
–
szklarnie i suszarnie,
uk³ady trójgeneracyjne.
Na rys. 1 oraz 2 pokazano strukturê rynku polskiego w roku 2003, przy
czym dane te dotycz¹ wy³¹cznie ma³ych uk³adów kogeneracyjnych (moc elek-
tryczna mniejsza od 1 MW) zasilanych wy³¹cznie gazem ziemnym.
Rys. 1. Ma³e gazowe uk³ady kogeneracyjne w Polsce zasilane gazem ziemnym – klasyfika-
cja ze wzglêdu na liczbê instalacji (w sumie 34 instalacje o mocy ³¹cznej 66,5 MW)
Do wymienionych typowych zastosowañ gazowych uk³adów rozproszonych
z ca³¹ pewnoœci¹ nale¿y dodaæ uk³ady zasilane innymi gazami, a wiêc bioga-
zami (gaz fermentacyjny, gaz wysypiskowy, gazy syntezowe ze zgazowania
biomasy), metanowe gazy kopalniane oraz gazy przemys³owe.
2.1. Energetyka zawodowa
W sektorze energetyki zawodowej nie nale¿y spodziewaæ siê nag³ego przy-
rostu liczby obiektów, zasilanych gazem ziemnym, w których realizowane
bêd¹ procesy skojarzone. Obecnie bowiem w kraju ca³kowita moc elektryczna
zainstalowana wynosi oko³o 34,5 GW, a moc osi¹galna w systemie oko³o
–
Potencja³ zastosowania paliw gazowych...
219
Rys. 2. Ma³e gazowe uk³ady kogeneracyjne w Polsce zasilane gazem ziemnym – klasyfika-
cja ze wzglêdu na moc elektryczn¹ (w sumie 34 instalacje o mocy ³¹cznej 66,5 MW)
33,5 GW. Jednoczeœnie maksymalne obci¹¿enie systemu (moc wymagana)
kszta³tuje siê na poziomie 23 GJ co prowadzi do nadwy¿ek mocy osi¹galnej
w systemie na poziomie przewy¿szaj¹cym 30%. Jest to niew¹tpliwie jedna
z barier rozwoju nowoczesnych technologii energetycznych, zarówno w sa-
mym sektorze energetyki zawodowej jak równie¿ ca³ym systemie.
W kraju pracuje obecnie 55 elektrowni i elektrociep³owni zawodowych,
w których zainstalowana jest moc oko³o 31,5 GW. Znaczna czêœæ tych obiek-
tów jest znacznie zaawansowana wiekiem. Szacuje siê, ¿e oko³o 2200 MW
mocy elektrycznej zainstalowanej w elektrowniach oraz 650 MW mocy zain-
stalowanej w elektrociep³owniach powinno zostaæ wycofanych z systemu do
roku 2010. S¹ to g³ównie obiekty starsze ni¿ 30–40 lat. Kolejne uk³ady
o ³¹cznej mocy oko³o 14,2 GW mocy elektrycznej powinny zostaæ zlikwidowa-
ne na przestrzeni lat 2015–2025 [9]. Daje to potê¿ny potencja³ modernizacyj-
ny, w którym mog¹ mieæ udzia³ uk³ady skojarzone zasilane gazem ziemnym.
Mo¿liwe s¹ tu zarówno nadbudowy obiektów wêglowych modu³ami gazowymi
w uk³adzie równoleg³ym jak równie¿ inne konfiguracje (np. wykorzystanie
ciep³a odpadowego z cz³onu gazowego do podgrzewania wody zasilaj¹cej do
kot³ów).
Szczególnie ciekawe projekty, w których realizacji mo¿na wykorzystaæ tur-
biny gazowe czy silniki gazowe, to modernizacje elektrociep³owni zawodo-
[ Pobierz całość w formacie PDF ]