1

Aspekty kogenerační výroby z OZE

Úvod - Energetická situace:

Energetický balíček EU – (10. leden 2007): snížení emisí skleníkových plynů do roku 2020 o 20 %

zvýšení podílu obnovitelných zdrojů o 20 % do roku 2020

(2000 to bylo 6 % a v roce 2010 je předpoklad 10 %)

zlepšení účinnosti o 20 % do roku 2020

(EK odhaduje, že největší potenciál úspor se nabízí

v administrativních budovách 30 %, v domácnostech 27 %, v dopravě 26

% a ve výrobním průmyslu 25 %)

podíl energie z biopaliv by měl do roku 2020 představovat 10 %

Směrnice EP 2004/8/ES – podpora společné výroby elektřiny a tepla

2

Energetická situace v ČR roste výroba i spotřeba elektřiny (trend bude nadále pokračovat)

spotřeba energie na jednotku HDP je v ČR dvojnásobná oproti EU (kogenerace jedna z možností ke snížení)

ČR se zavázala k 8 % elektřiny z obnovitelných zdrojů v roce 2010

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

85000

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

výroba elektřiny (netto) [GWh] spotřeba (netto) [GWh]

[GWh]

3

Energetická situace v ČR Výroba elektřiny z OZE v ČR

V roce 2006 se hrubá výroba elektřiny z OZE podílela na tuzemské hrubé

spotřebě elektřiny 4,9 % (3518,8 GWh) (díky elektřiny z vodních elektráren – možnost zvýšení výroby max. 20 %)

0

250 000

500 000

750 000

1 000 000

1 250 000

1 500 000

1 750 000

2 000 000

2 250 000

2 500 000

2 750 000

3 000 000

3 250 000

3 500 000

3 750 000

4 000 000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

(MW

h)

Vodní elektrárny Biomasa celkem Bioplyn celkem Větrné elektrárny Ostatní

4

Energetická situace v ČR Výroba v kombinovaném cyklu (KVET)

což představuje asi 15 % podíl v celkové výrobě elektřiny a asi 39 % podíl v celkové výrobě tepla

Technologie výroby Elektřina [TWh/r] Teplo [PJ/r]

Kondenzační odběrové turbíny 6,3 73

Parní protitlakové turbíny 4,5 75

Paroplynová zařízení s dod. tepla 0,9 5

Plynové turbíny s rekuperací tepla 0,1 1

Spalovací pístové motory s rek. tepla 0,2 2

Ostatní technologie KVET 0 0

Technologie KVET celkem 12 156

5

Energetická situace v ČR Užití paliva v energetice (2003)

Tuhá

palivaKapalná

palivaPlynná

palivaJaderná

energieOZE a

ostatní

Centralizované teplo (CZT)

Decentralizované teplo (DZT)

Elektrická energie (El. en.)0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

(PJ/r)

6

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla lepší zhodnocení energie uvolněné při spalování paliv, než při samostatné výrobě omezení znečistění životního prostředí

výroba pomocí čtyř druhů zařízení

- Parní kogenerace (nepřímá přeměna, pal. – tep. – mech. – el.)- Plynová kogenerace (přímá přeměna)

- Paroplynová kogenerace (přímá přeměna)

- Kogenerace využívající palivové články (přímá přeměna)

Výroba elektřiny

Výroba tepla

80 j.

Elektřina 22 j.

Ztráty 58 j.

Ztráty 10 j.

Teplo 64 j.74 j.

palivoKogeneranívýroba

100 j.

Elektřina 22 j.

Ztráty 14 j.

Teplo 64 j.

palivo

80 + 74 = 154 jednotek paliva

7

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla Energetické možnosti kogenerace udávají energetické parametry

- elektrický výkon PE(t)

- tepelný výkon PT(t)

- poměr elektrického a tepelného výkonu

- kvalita tepelné energie

- účinnost

,%

,%

T

E

T

E

UV P

P

P

P

Q

E

11

,,

EC

ipal

UV

pal

UVTEC

ipal

UV

pol

UVT

ipalpalE

Qm

QE

Q

QE

Qm

Q

Q

Q

Qm

E

Q

E

8

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla Vhodnost nasazení a provoz kogenerační jednotky

Vyhodnocení probíhá především podle těchto parametrů:

- úspora paliva

- snížení ztrát při dodávce elektrické energie z ES

- snížení ztrát při dodávce tepla

- ekonomická výhodnost kogenerace

- omezení nepříznivého vlivu na životní prostředí

-zvýšení spolehlivosti energetické dodávky

decentralizace zdrojů, což umožní redukovat současnou vysokou

centralizaci výroby, přenosu a rozvodu elektrické (tepelné) energie výstavbou

menších zdrojů v místě spotřeby (snížení výrobních nákladů OZE )

9

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla Kombinace centrálního systému s decentralizovanými zdroji umožní:

- vyšší využití obnovitelných zdrojů

- snížení závislosti dovozu ušlechtilých paliv

- umístění zdrojů k místu spotřeby a snížení přenosových ztrát

- vyšší spolehlivost systému

- využití surovin v místě produkce, tudíž snížení nákladů na dopravu

Při připojování a provozu je nutno dodržet přijaté mezní hodnoty zpětných

vlivů na distribuční síť

- změny a kolísání napětí

- nesymetrie

- harmonické a meziharmonické

- vliv na HDO (hromadné dálkové ovládání)

- provoz a odpojení v nežádoucích stavech (ostrovní provoz).

10

Paliva pro kombinovanou výrobu Biomasa je substance organického původu, která zahrnuje:

- rostlinou biomasu pěstovanou v půdě (ve vodě)

- živočišnou biomasu

- produkci organického původu

- organické odpady

V podmínkách ČR se jedná zejména o využití:

- dřevní odpady (štěpky, piliny, hobliny, kůra, větve pařezy aj.)

- nedřevní fytomasa (zelená biomasa, sláma, rychle rostoucí plodiny)

- průmyslové a komunální odpady rostlinného původu (papírenské odpady aj.)

- kejda a chlévská mrva

- kaly z čistíren odpadních vod, bioplyn ze skládek odpadů, kapalná biopaliva

- tříděné komunální odpady

11

Technologie kogenerační výroby z biomasy výrobu je možno zajistit celou řadou zařízení, s využitím:

- parních strojů

- parních turbin protitlakých a odběrových

- plynových turbin

- spalovacích motorů

- paroplynových bloků

- mikroturbin

technologie spalování většiny druhů biomasy jsou lépe zvládnuty než

technologie zplyňování biomasy

- Rankinův parní cyklus s odběrovou nebo protitlakou turbinou

- Organický Rankinův cyklus

- Stirlingův motor – motor s vnějším přívodem tepla