P O L I T E C H N I K A Ó D Z K A 143_strona.pdf · p o l i t e c h n i k a Ł Ó d z k a lodz...

P O L I T E C H N I K A D Z K A LODZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ZESZYTY NAUKOWE Nr 1179

INSTYTUT MASZYN PRZEPYWOWYCH INSTITUTE OF TURBOMACHINERY

CIEPLNE MASZYNY PRZEPYWOWE

TURBOMACHINERY

No. 143

D 2013

CIEPLNE MASZYNY PRZEPYWOWE TURBOMACHINERY Instytut Maszyn Przepywowych Politechniki dzkiej Institute of Turbomachinery, Lodz University of Technology ul. Wlczaska 219/223 93-005 d POLAND Tel. (48) 42 631 23 64 Fax (48) 42 636 13 83

Komitet REDAKCYJNY: Editorial Committee: prof. Tadeusz Chmielniak (Poland)

prof. Genevive Comte-Bellot (France) prof. Zbyszko Kazimierski (Poland)

prof. Jan Kiciski (Poland) prof. Jan Krysiski (Poland)

prof. Janusz Lewandowski (Poland) prof. Zdzisaw Orzechowski (Poland) prof. Wadysaw Kryowicz (Poland)

prof. Dorota Kozanecka (Poland)

Wydawcy: Jan Krysiski Editors: e-mail: [email protected] Dorota Kozanecka e-mail: [email protected]

ISSN 0137 - 2661

SPIS TRECI CONTENTS

Od Redakcji Letter from Editors ........................................................................................ 7

ADAMIEC A., JAESCHKE A. Metody odzyskiwania ciepa odpadowego. porwnanie obiegu ORC i silnika Stirlinga Methods of waste heat recovery comparison of Organic Rankine Cycle and Stirling engine ..................................................................... 13

GAJ P., BLASZCZAK J. R. Pomiary drga przy uyciu niestacjonarnego systemu monitoringu turbin wiatrowych

Vibration measurements of wind turbines using mobile monitoring system ............................................................................................... 23

GNATOWSKA R., PIETRZAK P. Rozwj spoeczno-gospodarczy gminy w aspekcie racjonalnego wykorzystania energii i rodowiska

Socio-economic development district in the context of rational use of energy and environment ................................................................. 33

GNATOWSKA R., SZUMERA S. Analiza moliwoci wykorzystania do celw energetycznych gazu wysypiskowego ze skadowiska odpadw komunalnych

Analysis of the use of the purposes of landfill gas energy from waste landfill.................................................................................................. 39

GRABOWSKI K. L. - Efekty finansowe i ekologiczne wykorzystania energii cieplnej oczyszczonych ciekw komunalnych w przedsibiorstwie wodocigowo-kanalizacyjnym

Financial and ecological effects of the utilization of heat energy from treated municipal wastewater in water and wastewater company ......... 45

JODKOWSKI W., SITKA A., WJS K., TRAWCZYSKI J., HULL S., CHOMIAK M. Bilans masowy i energetyczny procesu zgazowania wywaru gorzelnianego

Mass and energy balance of gasification process distillers ................... 55

KACPRZAK K., SOBCZAK K. Numeryczna analiza przepywu przez turbin Savoniusa

Numerical analisis of the flow around the Savonius wind turbine .......... 63

KACZMAREK J., SMTKIEWICZ K. Potencja wykorzystania wd geotermalnych na przykadzie uzdrowiska Uniejw

Potential use of geothermal water on the example of Uniejw health-resort................................................................................................... 73

KACZMAREK R., WINIEWSKI S. Wpyw czynnika roboczego oraz charakterystyki pracy parowacza siowni ORC na maksymalizacj mocy elektrowni geotermalnej

The impact of working fluid and evaporator characteristics of work on power maximization of ORC power station.......................................... 85

KARCZEWSKI J., PAWLAK M., PRYCZEK W., STANISAWCZYK P. Uzdatnianie biogazu dla elektrowni biogazowej zainstalowanej na wysypisku odpadw komunalnych

Treatment of biogas for biogas power plant installed at municipal landfill site ........................................................................................... 97

KOTLICKI T. Efektywno energetyczna w ukadach potrzeb wasnych elektrowni I elektrociepowni

Energy efficiency in auxiliaries of power and CHP unit ......................... 105

KOZANECKI Z., KOZANECKA D., AGODZISKI J., TKACZ E. Niekonwencjonalne bezolejowe oyska wysokoobrotowe turbogeneratora dla obiegu ORC

Unconventional oil-free high-speed bearing for ORC turbogenerator . 115

CKI M., GRECKI G. Wykorzystanie rurki ciepa jako urzdzenia przenoszcego ciepo w ukadach geotermalnych pomp ciepa

Heat pipe as heat transfering device in geothermal heat pump systems ............................................................................................... 127

MAZUREK R., NOWAK W., BORSUKIEWICZ-GOZDUR A. Ocena wpywu charakterystyki parowacza na efektywno pracy elektrowni z jednoobiegow klasyczn siowni ORC zasilan wod geotermaln Evaluation of the evaporator characteristics on the effectiveness of the power station with one cycle, classic ORC power plant supplied by geothermal water................................................................................. 137

NOGA B., BIERNAT H., MARTYKA P., KULIK S., ZILISKI B., MARJANOWSKI J. NALIKOWSKI A. Mikkie kwasowanie i super mikkie kwasowanie jako metody poprawiajce efektywnoci dziaania ciepowni geotermalnej w Pyrzycach

Soft acidizing and super-soft acidizing methods as the efficiency improving methods in geothermal plant in Pyrzyce............................... 147

NOGA B., BIERNAT H., MARTYKA P. Porwnanie parametrw wody termalnej wykorzystywanej przez siownie binarne dziaajce na wiecie z parametrami wd termalnych udostpnionych na Niu Polskim

Comparison of the thermal waters parameters used by the binary power plants across the world with the parameters of the thermal water available on polish lowlands ....................................................... 157

PAKUA G. Oszczdnoci energii w ukadach pompowych w zwizku ze zmian wymaganych parametrw Energy savings in pumping systems connected to the changes in required parameters ....................................................................... 167

ROGULSKA M., SAMSON-BRK I., SMERKOWSKA B. Produkcja biogazu z segregowanych odpadw komunalnych jako element rozwoju regionu Biogas production from segregated municipal wastes as element of region development ......................................................................... 175

SAMSON-BRK I., SMERKOWSKA B. - rodowiskowa ocena cyklu ycia biopaliw transportowych

Life cycle assessment of transport biofuels .......................................... 185

SITKA A., JODKOWSKI W., WJS K., TRAWCZYSKI J., HULL S., CHOMIAK M. - Badanie obniania wilgotnoci wywaru gorzelnianego

Examination of reductions humidity distillers ........................................ 195

RODA K., KIJO-KLECZKOWSKA A., OTWINOWSKI H. - Badania przebiegu procesu spalania osadw ciekowych

Research process combustion of sewage sludge ................................. 203

WAWSZCZAK A. Analiza porwnawcza obiegw cieplnych elektrowni parowych na parametry ultranadkrytyczne The analysis of thermal cycle of steam power stations on ultrasupercritical parameters................................................................ 213

WINIEWSKI S. Analiza porwnawcza ukadw ORC z czynnikami roboczymi z grupy czynnikw suchych i mokrych wsppracujcych z turbin gazow

Comparative analysis of ORC systems (with dry and wet working fluids) cooperating with gas turbine ...................................................... 227

ARTYKUY INFORMACYJNE

GRZYMSKI P. Numeryczna analiza przepywu przez turbin Savoniusa w programie MATLAB z wykorzystaniem Metody Wirw Dyskretnych

Numerical analysis of the flow past a Savonius wind turbine using Discrete Vortex Method in MATLAB..................................................... 237

MORY-KUCHARCZYK E. Edukacja spoeczestwa dla zrwnowaonego rozwoju moliwoci i bariery

Education of society for sustainable development possibilities and barriers ......................................................................................... 247

Komitet Naukowy konferencji REGOS 2013

prof. dr hab. in. Andrzej BASZCZYK Politechnika dzka

prof. dr hab. in. Tadeusz CHMIELNIAK Politechnika lska

prof. dr hab. in. Tadeusz FODEMSKI Politechnika dzka

prof. dr hab. in. Zbigniew GNUTEK Politechnika Wrocawska

dr hab. in. Krzysztof JWIK prof. P Politechnika dzka Przewodniczcy

mgr Jzef KACZMAREK Burmistrz Miasta Uniejw

mgr in. Jacek KACZOROWSKI PGE Bechatw Prezes

dr hab. in. Andrzej KANICKI prof. P Politechnika dzka

prof. dr hab. in. Jan KICISKI IMP PAN Gdask

prof. dr hab. in. Zbigniew KOZANECKI Politechnika dzka

dr hab. in. Wadysaw KRYOWICZ prof. P Politechnika dzka V-ce Przewodniczcy

Jacky LACOMBE DALKIA d S.A. Prezes

prof. dr hab. in. Wadysaw MIELCZARSKI Politechnika dzka

prof. dr hab. in. Wadysaw NOWAK ZUT w Szczecinie

prof. dr hab. in. Wojciech NOWAK Politechnika Czstochowska

dr hab. in. Aleksander STACHEL prof. ZUT ZUT w Szczecinie

mgr in. Janusz WRBLEWSKI INSTAL Redaktor Naczelny

OD REDAKCJI

Zagadnienia racjonalizacji gospodarki energetycznej poczwszy

od procesw pozyskiwania i przetwarzania energii, zwaszcza ze rde odnawialnych, poprzez projektowanie i budow wysokosprawnych ukadw cieplnych, maszyn, urzdze i systemw ich sterowania, a do procedur wdraania nowoczesnych technik eksploatacji wraz z ekologicznym wykorzystywaniem odpadw, szczeglnie w oczyszczalniach ciekw, s obecnie jednymi z najistotniejszych problemw w nauce, technice i gospodarce.

Doceniajc wag tych problemw, ktrych nadrzdnym celem jest ochrona rodowiska, a metody ich rozwizywania mieszcz si w naukowym obszarze tematycznym naszego czasopisma

Cieplne Maszyny Przepywowe Turbomachinery

Komitet Redakcyjny ma przyjemno przedstawi Pastwu kolejny, 143 jego numer, ktry zawiera zrecenzowane artykuy naukowo-techniczne oraz informacyjne nadesane na VII konferencj

REGOS 2013

Racjonalizacja Gospodarki

Energetycznej

Konferencja, organizowana cyklicznie co trzy lata, prezentuje stan wiedzy, kierunki rozwojowe oraz obszary zastosowa najnowszych

technologii energetycznych. Zagadnienia pozyskiwania i przetwarzania energii, a zwaszcza tej pochodzcej ze rde odnawialnych, s jednymi z najistotniejszych wspczesnych zagadnie nauki, techniki i gospodarki.

Konferencja REGOS jest forum wymiany dowiadcze specjalistw praktykw i naukowcw w dziedzinie eksploatacji i wdraania nowych

rozwiza technicznych, sprzyjajcych ochronie rodowiska w zakresie obejmujcym:

wspczesne techniki bada oraz systemy oceny zasobnoci rde odnawialnych energii,

technologie pozyskiwania i przetwarzania energii ze rde odnawialnych,

systemy produkcji prdu elektrycznego i ciepa w siowniach zasilanych ze rde odnawialnych, biopaliwami oraz paliwami z ekologicznie przetwarzanych kopalin, a zwaszcza technologii obiegw z wykorzystaniem czynnika niskowrzcego (ORC),

maszyny i urzdzenia oraz systemy automatyki i pomiarw dla zielonej energetyki zagadnienia projektowania, budowy oraz eksploatacji,

ekologiczne wykorzystywanie odpadw komunalnych, jako element racjonalizacji gospodarki energetycznej w gminie, miecie i regionie,

tworzenie regionalnych, kompleksowych centrw racjonalnego wykorzystywania zielonej energii z uwzgldnieniem procesw rozwoju lokalnej aktywnoci gospodarczej i spoecznej.

Honorowy Patronat nad Konferencj obj Marszaek Wojewdztwa dzkiego, Pan Witold Stpie oraz Burmistrz Miasta Uniejw, Pan Jzef Kaczmarek.

Partnerem regionalnym w organizacji Konferencji zosta Urzd Marszakowski Wojewdztwa dzkiego. wiadczy to o ywym zainteresowaniu i wsparciu lokalnych wadz dla inicjatyw wykorzystywania

zasobw energii pochodzcych ze rde odnawialnych w regionie.

W ramach umowy sponsoringowej wsparcia finansowego udzielio PGE Grnictwo i Energetyka Konwencjonalna Spka Akcyjna.

Patronat medialny nad konferencj sprawowao czasopismo Instal i Czysta Energia oraz portal energia-pl.pl

Komitet Redakcyjny

VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA

REGOS 2013

Racjonalizacja Gospodarki Energetycznej

Patronat honorowy nad Konferencj objli

Sponsor

Partner regionalny

Patronat medialny


No. 143 TURBOMACHINERY 2013 Adam ADAMIEC, Andrzej JAESCHKE Politechnika dzka Studenckie Koo Energetykw Politechniki dzkiej Instytut Maszyn Przepywowych e-mail: [email protected] nr tel.: +48 694 146 021

METODY ODZYSKIWANIA CIEPA ODPADOWEGO. PORWNANIE OBIEGU ORC I SILNIKA STIRLINGA

Streszczenie: Ogromne iloci ciepa s wyrzucane do rodowiska, jako odpady z procesw produkcyjnych. W toku wieloletnich bada wynaleziono kilka sposobw odzysku tego ciepa i jego zamiany na energi elektryczn. W niniejszym artykule porwnane s dwie z nich: obieg ORC i silnik Stirlinga. Obieg ORC zyskuje coraz szersze zastosowania w energetyce, podczas gdy silnik Stirlinga jest technologi mao znan. Obieg ORC ma zastosowanie przy siowniach wikszej mocy, za silnik Stirlinga jest bardziej odpowiedni dla energetyki rozproszonej. Sowa kluczowe: silnik Stirlinga, organiczny obieg Rankinea (ORC), porwnanie, ciepo odpadowe.

METHODS OF WASTE HEAT RECOVERY. COMPARISON OF ORGANIC RANKINE CYCLE

AND STIRLING ENGINE

Abstract: Huge amount of heat is dumped into environment as a waste of production processes. During years of research few technologies of recovery of this heat and converting it into electric energy were invented. This paper is focused on comparison of two of them: the Organic Rankine Cycle and the Stirling engine. Although ORC has more and more applications in energetics, the Stirling engine is not well known. ORC can be applied to power plants of higher power, the Stirling engine, on the other hand, is more suitable for distributed generation. Keywords: engine Stirling, Organic Rankine Cycle (ORC), comparison, waste heat.

1. WSTP

W dzisiejszych czasach rosnce zapotrzebowanie na energi oraz stale podnoszone wymagania odnonie emisji substancji szkodliwych dla rodowiska stanowi istotne wyzwania dla przemysu energetycznego. Z drugiej strony

Adam Adamiec, Andrzej Jaeschke

14

ludzko wykorzystuje jedynie niewielk cz produkowanej przez siebie energii, znaczna cz oddawana jest do rodowiska w postaci gorcych gazw i/lub gorcej wody, innymi sowy pynw nioscych znaczne iloci ciepa odpadowego. Wiele zakadw produkcyjnych stosuje wod do chodzenia elementw wykorzystywanych w procesach produkcyjnych (np. elektrownie, przemys stalowy) i w wielu wypadkach woda ta trafia do otoczenia, czsto majc temperatur, ktra zaburza rwnowag biologiczn w lokalnych ekosystemach. Ukady suce do odzyskiwania ciepa odpadowego przynosz dodatkowy zysk energetyczny i zmniejszaj negatywny wpyw przemysu na rodowisko. Na rynku energetycznym pojawia si coraz wicej firm specjalizujcych si w tworzeniu zespow sucych odzyskiwaniu ciepa odpadowego.

W niniejszym referacie porwnane zostan dwie metody odzysku ciepa odpadowego: z uyciem obiegu ORC (Organic Rankine Cycle) i silnika Stirlinga.

2. KLASYFIKACJA SILNIKW CIEPLNYCH

Wieloletni rozwj maszyn, ktre miay na celu wyeliminowanie siy ludzkich mini jako rda energii mechanicznej, zaowocowa wielorakoci rozwiza konstrukcyjnych urzdze, ktre pozyskuj ow energie ze rde takich jak nurt rzeczny, wiatr czy energia cieplna uzyskana w procesie spalania biomasy lub paliw kopalnych. Rysunek 1 ukazuje generalny podzia silnikw cieplnych. Obydwa porwnywane silniki cieplne nale do grupy silnikw spalania zewntrznego, co oznacza, e energia termiczna (cieplna) dostarczana jest do czynnika roboczego z zewntrz. Kolejny podzia rozrnia wyej wymienione maszyny na tokowe oraz turbinowe. Zarwno w silniku Stirlinga jak i w obiegu ORC staa ilo czynnika roboczego podawana jest rnym przemianom termodynamicznym majcym na celu uzyskanie energii mechanicznej.

Rys. 1. Podzia silnikw cieplnych [rdo wasne]

Fig. 1. Classification of heat engines

Metody odzyskiwania c iepa odpadowego. . .

15

3. OBIEG ORC

Pierwsze zastosowania obiegw ORC (ang. Organic Rankine Cycle) miay miejsce w latach 70. ubiegego wieku. Od tego czasu poczyniono liczne optymalizacje. W chwili obecnej na wiecie funkcjonuje wiele elektrowni wykorzystujcych t technologi.

Zasada dziaania Organicznego Obiegu Rankinea jest analogiczna do obiegu Rankinea z t rnic, e ORC pracuje z czynnikiem organicznym, a nie, jak obieg Rankinea, z par wodn. W obiegach ORC uywa si czynnikw organicznych o temperaturze wrzenia niszej od temperatury wrzenia wody, ktre nazywane s czynnikami niskowrzcymi. Czynnik wykorzystywany w obiegu musi mie temperatur wrzenia nisz od temperatury rda grnego, a temperatura skraplania w danych warunkach musi by wysza od temperatury rda dolnego [1].

Rys. 2. a) Obieg ORC b) Obieg ORC z rekuperatorem [1]

Fig. 2. a) Organic Rankine Cycle b) ORC with recuperator [1]

W parowniku dziki wymiennikowi ciepa z grnym rdem, czynnik roboczy jest podgrzewany, odparowywany i w czci obiegw przegrzewany. Nastpnie czynnik o podwyszonych parametrach (cinienie, temperatura) oddaje energi rozprajc si w turbinie, generujc w ten sposb energi mechaniczn, zamienian nastpnie na energi elektryczn. Zadaniem dolnego rda ciepa jest schodzenie i skroplenie przy staym cinieniu pary wykorzystanej w turbinie. Zadanie to realizuje si w wymienniku ciepa, ktry peni rol skraplacza. rdem dolnym moe by na przykad woda o temperaturze niszej ni temperatura skraplania czynnika roboczego. Nastpnie, przy uyciu pompy wymusza si przepyw czynnika w kierunku wymiennika grnego rda i cykl powtarza si. Przebieg caego procesu graficznie przedstawia rys. 2a. W przypadku obiegu ORC temperatura orodka gorcego jest znacznie nisza ni w przypadku obiegu dla pary wodnej (obiegu Rankinea). Teoretyczny organiczny obieg Rankinea skada si z nastpujcych przemian [2, 3]:


16

izentropowego rozprania w turbinie, izobarycznego skraplania w skraplaczu (wymienniku dolnego rda ciepa), izochorycznego pompowania kondensatu, izobarycznego podgrzewania i odparowania czynnika (w wymienniku

grnego rda ciepa).

Teoretyczny Organiczny Obieg Rankinea zosta przedstawiony na wykresie T-s na rys. 3. W obiegu rzeczywistym przedstawione przemiany przebiegaj w sposb nieidealny i wice si z nimi straty energii powoduj spadek sprawnoci silnika.

Rys. 3. Teoretyczny obieg ORC dla izopentanu jako czynnika roboczego [4]

Fig. 3. Theoretical Organic Rankine Cycle for isopentane [4]

W cigu ostatnich 30 lat trwaj cige prace nad podniesieniem sprawnoci obiegu ORC. Jednym z ich efektw jest Organiczny Obieg Rankinea z rekuperatorem. W silniku opartym na tym rozwizaniu wymiennik odzyskuje ciepo z czynnika midzy turbin a skraplaczem i oddaje je czynnikowi midzy pomp, a parownikiem (rys. 2b). Rozwizanie to znacznie podnosi sprawno obiegu [1]. W przypadku obiegu ORC szczeglnie istotne dla sprawnoci jest odpowiednie dobranie czynnika roboczego do danego zastosowania. Istnieje bardzo wiele czynnikw roboczych uywanych w obiegach ORC. Charakterystyki przykadowych czynnikw roboczych przedstawione s na wykresie T-s na rys. 4 (wraz z wykresem dla wody, dla porwnania). Istotna przy doborze czynnika roboczego jest rwnie stabilno chemiczna przy najwyszej temperaturze w obiegu. Wad wikszoci czynnikw ORC jest ich szkodliwy wpyw na rodowisko i podzespoy realizujce obieg. Silniki oparte na obiegu ORC, jako silniki spalania zewntrznego o obiegu zamknitym, znajduj szereg zastosowa przy generacji i kogeneracji energii elektrycznej. Do najczstszych zastosowa nale: zastosowania geotermalne, wykorzystanie ciepa odpadowego oraz termiczne elektrownie soneczne.


17

Rys. 4. Diagram T-s dla przykadowych czynnikw ORC i wody [4]

Fig. 4. T-s diagram for examplary ORC fluids and water [4]

Ukady ORC s szeroko wykorzystywane w energetyce, coraz czciej take do odzysku ciepa odpadowego. Przykadem istniejcego zastosowania komercyjnego jest instalacja ORC w zakadach energetycznych miasta Kempen (Niemcy). Zastosowano tam agregat Turboden 6 HR o wyjciowej mocy elektrycznej 528 kW. Temperatury grnego i dolnego rda to odpowiednio: 310OC i 85OC. Sprawno oglna obiegu wynosi: 17,6% [5].

4. SILNIK STIRLINGA

Silnik Stirlinga wynaleziono i opatentowano w pierwszej poowie XIX wieku. Pocztkowo mia konkurowa z maszyn parow, lecz po przegranej ze wzgldu na technologie wykonania, uywane wczenie materiay oraz konieczno rozruchu zosta zapomniany a do poowy XX wieku. Wtedy zaczto interesowa si wysokosprawnymi technologiami pozyskiwania energii mechanicznej oraz unikalnymi wasnoci eksploatacyjnymi. Silnik Stirlinga to tokowy silnik cieplny spalania zewntrznego. Charakteryzuje si zamknitym obiegiem czynnika roboczego, do ktrego cykliczne dostarczane i odprowadzane jest ciepo. Dziki moliwoci dostarczania ciepa z zewntrz do czynnika roboczego moliwe jest zasilanie ciepem z dowolnego rda, np.: energi soneczn, wd geotermalnych, czy energi odpadow pochodzc z procesw technologicznych [6,7,8].

W literaturze [6] rozrnia si trzy podstawowe typy silnikw Stirlinga ze wzgldu na ich budow: alfa, beta i gamma. W podstawowej konfiguracji silnik typu alfa skada si z dwch cylindrw o rnej temperaturze (ciepego oraz zimnego). S one poczone ze sob zasobnikiem ciepa zwanym regeneratorem. W cylindrach poruszaj si toki sprzgnite ukadem korbowym


18

pozwalajcym realizowa wyprzedzenie cyklu ruchu toka w cylindrze ciepym o okoo w stosunku do toka w cylindrze zimnym (rys. 5).

Rys. 5. Schemat budowy silnika Stirlinga typu alfa, beta i gamma [6]

Fig. 5. Schema of the alpha, beta and gamma Stirling engine types [6]

W silnikach typu beta i gamma wyrnia si dwa podstawowe elementy: tok roboczy oraz wypornik. Wypornik W peni rol elementu majcego na celu przemieszczanie czynnika roboczego pomidzy przestrzeniami, w ktrych dochodzi do wymiany ciepa (rys. 5). Ponadto istnieje wiele klasyfikacji silnikw Stirlinga, midzy innymi ze wzgldu na rnice konstrukcyjne.

Obiegiem teoretycznym dla tego silnika jest obieg Stirlinga, skada si on z czterech kolejnych przemian: 1-2 sprania izotermicznego, 2-3 izochorycznego ogrzewania, 3-4 izotermicznego rozprania oraz 4-1 izochorycznego rozprania (rys. 6).

Rys. 6. Obieg Stirlinga [6]

Fig. 6. Stirling cycle [6]


19

Obieg Stirlinga tworz dwie izotermy i dwie izochory, co czyni go najbardziej zblionym ze znanych, do obiegu Carnota. Analiza parametrw termodynamicznych gazu roboczego w zbudowanych dotd silnikach cieplnych wykazaa brak moliwoci technicznej realizacji Obiegu Stirlinga, przede wszystkim ze wzgldu na cigy ruch elementw silnika. Za obieg porwnawczy dla silnikw Stirlinga przyj mona obieg Rallisa, ktry w odrnieniu od obiegu Stirlinga skada si z szeciu przemian, gdzie regeneracja ciepa odbywa si w czasie realizacji przemian izochorycznej oraz izobarycznej (rys. 7).

Rys. 7. Obieg Rallisa [6]

Fig. 7. Rallis cycle [6]

Rys. 8. Wpyw stopnia sprania na sprawno oraz jednostkow prac teoretyczn

obiegu Stirlinga

Fig. 8. The effect of compression ratio on the efficiency and the theoretical work of Stirling cycle


20

Na podstawie oblicze dla obiegu Stirlinga uzyskano wykres prezentujcy wpyw

stopnia sprania na prace teoretyczn i sprawno jednostkow przy

zaoonych rnych sprawnociach regeneratora (rys. 8). Omawiajc zasad dziania silnika Stirlinga najlepiej przedstawi j na

przykadzie silnika typu alfa. Rysunek 9 przedstawia rysunki poszczeglnych faz pracy silnika. Na rysunku a) cay czynnik roboczy znajduje si w cylindrze ciepym H gdzie nastpuje jego podgrzanie. W wyniku podgrzewania czynnika dochodzi do wzrostu cinienia panujcego w cylindrze. Powoduje to ruch tokw, a tym samym zwikszenie przestrzeni roboczej. Rysunek b) prezentuje druga faz pracy silnika, w ktrej wikszo czynnika roboczego znajdujca si w czci gorcej silnika H przepywa do czci zimnej K nagrzewajc wkad regeneratora R. Koo zamachowe gwarantuje dalszy obrt wau korbowego i ruch tokw w cylindrach. Rysunek c) przedstawia stan, w ktrym wikszo czynnika roboczego znajduje si w cylindrze zimnym K. Chodzenie czynnika powoduje spadek cinienia i prowadzi do ruchu toka po stronie zimnej w gr. Rysunek d) przedstawia ostatni faz pracy sinika, w ktrej w wyniku ruchu toka po stronie zimnej w gr, czynnik roboczy przepywa przez regenerator R do czci gorcej silnika H. Ciepo zgromadzone we wkadzie regeneratora jest oddawane do czynnika. W chwili gdy wikszo czynnika znajdzie si po stronie gorcej H, cykl zaczyna si od pocztku.

Rys. 9. Fazy pracy silnika Stirlinga Fig. 9. Phases of the Stirling engine

Silnik Stirlinga znajduje obecnie coraz szersze zastosowania jako agregat kogeneracyjny oraz jako agregat prdotwrczy zasilany odnawialnymi rdami

energii, takimi jak energia soneczna czy biomasa. Zastosowanie Silnika


21

Stirlinga jako agregatu pozyskujcego energi elektryczn z ciepa odpadowego

znajduje si jak dotd w fazie eksperymentalnej. Ze wzgldu na zrnicowany charakter rde nie mona okreli typowej sprawnoci takiego ukadu.

5. PORWNANIE

Porwnujc silnik Stirlinga i obieg ORC mona odnie wraenie, e s to maszyny bardzo podobne co do zasady dziaania. Gwne rnice wynikaj z uytego medium, ktre w obiegu ORC ulega przemianie fazowej w przeciwiestwie do silnika Stirlinga. Wynikajc z tej wasnoci zalet silnika Stirlinga jest moliwo stosowania go w szerokim zakresie temperatur rde zarwno grnych jak i dolnych. Obieg ORC dziki wysokiemu stopniowi podobiestwa do obiegu Rankinea posiada wikszo jego zalet oraz wad dodatkowo uwzgldniajc specyfik innego czynnika roboczego. Silnik Stirlinga ze wzgldu na ograniczon objto czynnika roboczego oraz jego przepyw zwrotny charakteryzuje si skomplikowan konstrukcj wymiennikw ciepa o stosunkowo duej wadze. Podstawowe cechy prezentowanych rozwiza zostay zestawione w Tabeli 1.

Tabela 1. Zestawienie cech silnika Stirlinga i obiegu ORC Table 1. Comparison of features of the Stirling engine and Organic Rankine Cycle

Silnik Stirlinga Obieg ORC

Zalety

Prosta konstrukcja Niska emisja haasu Prosta obsuga Nietoksyczny czynnik

roboczy Szerokie moliwoci

zastosowania Kompaktowa budowa

Znana, zoptymalizowana technologia z wieloma zastosowaniami komercyjnymi

Szerokie moliwoci zastosowania

Szeroki wybr czynnikw roboczych

Bardzo elastyczny w stosunku do zmian obcienia

Wady

Stosunkowo dua masa na moc jednostkow

Wysoki koszt produkcji Urzdzenie

wysokocinieniowe (min. 40 bar)

Hel jako czynnik roboczy Mao elastyczny w

stosunku do zmian obcienia

Czynnik roboczy szkodliwy dla rodowiska i ukadu

Skomplikowany ukad (rurocigi, wymienniki ciepa)

Problem ze stabilnoci chemiczn czynnika

Wymaga czstego i kosztownego serwisowania

Typowy zakres mocy [7] 1-200 kWel 200-2000 kWEl


22

6. WNIOSKI

Odzyskiwanie ciepa odpadowego i jego konwersja na energi elektryczn stanowi istotne wyzwanie dla wspczesnej energetyki. Dwie technologie odzysku tego ciepa, ktre zostay wytypowane do porwnania w tym artykule stwarzaj moliwo efektywnego jego wykorzystania do produkcji energii elektrycznej. Najwaniejszym wnioskiem pyncym z porwnania jest fakt, e obieg ORC jest bardziej waciwy dla zastosowa wikszej skali, za silnik Stirlinga dla energetyki rozproszonej. Technologia ORC jest w chwili obecnej znacznie szerzej uywana do odzysku ciepa odpadowego ni silnik Strilinga. Dalsze udoskonalanie obu technologii i ich coraz szersze zastosowanie we wspczesnej energetyce wydaj si susznym kierunkiem rozwoju.

LITERATURA

[1] Quoilin S., Sustainable Energy Conversion Through the Use of Organic Rankine Cycles for Waste Heat Recovery and Solar Applications, Doctoral thesis, University of Liege, 2011.

[2] Declaye S., Design, optimization and modeling of an organic Rankine cycle for waste heat recovery, University of Liege, 2009.

[3] Wang H., Optimization of Low-Temperature Exhaust Gas Waste Heat Fueled Organic Rankine Cycle, Journal of iron and steel research, 2012.

[4] Quoilin S., Van Den Broek M., Beclaye S., Dewallef P., Lemort V., Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013.

[5] http:// http://www.stadtwerke-kempen.de/, dostp: 23.05.2013. [6] mudzki S., Silniki Stirlinga. Warszawa, WNT 1993. [7] Thomas B., Stirling-BHKWs Einsatz von Biomasse, Hochschule

Reutlingen, Maschinenbau, 2005. [8] Kongtragool B., Wongwises S., A review of solar-powered Stirling engines

and low temperature differential Stirling engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews (7), 2003.

[9] Luft S., Podstawy budowy silnikw. Warszawa, WK 2006.


No. 143 TURBOMACHINERY 2013 Patryk GAJ, Jarosaw R. BLASZCZAK Politechnika dzka Instytut Maszyn Przepywowych [email protected]

POMIARY DRGA PRZY UYCIU NIESTACJONARNEGO SYSTEMU MONITORINGU TURBIN WIATROWYCH

Streszczenie: W artykule przedstawiono pomiary drga uzyskane z mobilnego systemu monitoringu turbin wiatrowych. Przedstawiono problem drga oraz ich wpywu na okolicznych mieszkacw. Przedstawiono niektre wyniki pomiarw przeprowadzonych w Polsce w roku 2012.

Sowa kluczowe: wiatr, turbiny, drgania, pomiary.

VIBRATION MEASUREMENTS OF WIND TURBINES USING MOBILE MONITORING SYSTEM

Abstract: Vibrations measurements of wind turbines using mobile monitoring system are presented. In this paper the problem of vibrations and their influence on local residents is described. Some results of the field research which took place near wind farm in Poland in 2012 are presented.

Keywords: wind, turbines, vibration, measurements.

1. WPROWADZENIE

Wspczenie w Europie oraz wiecie nastpuje szybki wzrost wykorzystania energii odnawialnych. Wykorzystanie wiatru jest jednym z podstawowych sposobw pozyskiwania energii znanym od dawna. W ostatnich latach nastpi gwatowny wzrost iloci turbin wiatrowych, przy czym czsto grupowane s one w postaci farm wiatrowych. Nadaje to nowy, wikszy wymiar wynikajcych z tego problemw. Wiele krajw europejskich intensywnie inwestuje w ten rodzaj uzyskiwania energii [1], aby zrealizowa wice je umowy wynikajce z koniecznoci obnienia emisji dwutlenku wgla. Uzyskiwane moce z energii wiatru s coraz wiksze i wspczenie dochodz do kilkuset MW (np. system London Array o mocy 630 MW [2]). W Polsce skala wykorzystania energii wiatru jest aktualnie mniejsza, ale jest to dziedzina

Patryk Gaj, Jarosaw R. Baszczak

24

szybko rozwijajca si. Wynika to rwnie z faktu, e rzdy wielu krajw wspomagaj finansowo (lub tworz uatwienia) dla podmiotw dziaajcych w tej brany. W wielu przypadkach mona uzyska refundacj na poziomie od 40 do 80% kosztw instalacji, np. dla przypadku turbin wiatrowych o maej mocy [3]. Farmy wiatrowe powstaj zarwno na morzu jak i na ldzie, przy czym obserwuje si rwnie zjawiska negatywne budzce sprzeciwy spoeczestwa. Drgania towarzyszce pracy turbin wiatrowych s jednymi z takich negatywnych skutkw wykorzystania energii wiatru, obok emitowanego haasu, efektw optycznych cienia i odbyskw wiata oraz promieniowania elektromagne-tycznego.

Celem okrelenia poziomw drga stosowane s systemy monitoringu i kontroli, zarwno stacjonarne jak i mobilne. W niniejszym artykule opisano wyniki pomiarw uzyskanych przy uyciu jednego z takich systemw oraz przedstawiono cz z nich. Poniewa zjawiska kontrolno-pomiarowe oraz monitoringu samych urzdze, zamontowane w konstrukcji maszyn, s doskonale rozpoznane w literaturze i byy wielokrotnie opisywane, w niniejszym artykule opisane s badania przeprowadzone u podstaw oraz w pewnych odlegociach od turbin wiatrowych w gospodarstwach okolicznych mieszkacw.

2. DRGANIA TOWARZYSZCE PRACY TURBIN WIATROWYCH

Drgania maszyn i urzdze s zjawiskiem niekorzystnym i powoduj niepodane straty energii oraz uszkodzenia. Gwnie s spowodowane niewywaeniem elementw wirujcych i w przypadku turbin wiatrowych moe to dotyczy zarwno generatorw, wirnikw, waw napdowych oraz innych zastosowanych systemw. W wielu przypadkach bardzo duy wpyw na poziom drga maj rwnie zjawiska aerodynamiczne przy opywie opat turbiny wiatrowej, nie tylko w postaci spywajcych wirw, ale rwnie w profilowych warstwach przyciennych [4]. Systemy monitoringu najczciej analizuj drgania zagraajce bezporednio konstrukcji turbiny wiatrowej oraz jej poszczeglnym elementom i praktycznie wikszo technicznych pozycji literaturowych jest powicona tylko temu zagadnieniu. Tym nie mniej coraz wicej ukazuje si pozycji literaturowych, rwnie w Polsce, opisujcych zjawiska negatywne [5], [6], [7].

W niniejszym artykule gwny nacisk jest pooony na drgania odbierane w pewnej odlegoci od turbin wiatrowych i mogce mie wpyw na ludzi. Poniewa najbardziej szkodliwe dla zdrowia ludzkiego s drgania o bardzo niskich czstotliwociach (od kilku do kilkudziesiciu Hz [8]) powica si im najwicej uwagi. Zgodnie z przyjtymi ustaleniami wyrnia si trzy progi wraliwoci na ekspozycj drganiow: I prg odczucia, II prg dokuczliwoci oraz III prg wytrzymaoci. Normy opisujce te zagadnienia bazuj gwnie na ustaleniach Midzynarodowej Organizacji Standardw ISO-2631 [9].

Pomiary drga przy uyciu niestac jonarnego systemu moni toringu

25

3. SYSTEM POMIAROWY I WYBR PUNKTW TESTOWYCH

Pomiary zostay przeprowadzone na terenie Polski przez grup badawcz, w ktrej uczestniczy jeden z autorw [10]. Oddzielnie przebadano poziomy drga dla poszczeglnych turbin wiatrowych, w nastpnej kolejnoci wykonano serie testw badawczych w wyznaczonych domostwach, znajdujcych si w pobliu omawianych urzdze.

W przypadku pomiarw wibracyjnych istotnym czynnikiem jest odpowiednie umiejscowienie stacji monitorujcej wzgldem punktu poddawanego pomiarom. Podczas przeprowadzonych testw najistotniejszym faktem byo zarejestrowanie wibracji caej konstrukcji elektrowni wiatrowej, jak rwnie gruntu w jej najbliszym otoczeniu. Miejsca pomiarw byy identyczne dla kadego testu aby nie zania jakoci uzyskiwanych wynikw, a take celem uproszczenia procesu przetwarzania danych. Stacje monitorujce zostay umieszczone w specjalnych obudowach na betonowym fundamencie, tu przy turbinie wiatrowej. Urzdzenia te byy wyposaone w poziomnice celem odpowiedniego ustawienia wzgldem gruntu. Posiaday rwnie regulowane podstawki antypolizgowe, aby, w czasie przeprowadzania testw badawczych, zapobiec przesuniciu sprztu pomiarowego pod wpywem wiatru. Urzdzenia nie byy przytwierdzanie klejem, ani adnym dodatkowym spoiwem do podstaw turbin wiatrowych, jak rwnie nie byy mocowane.

Podczas monitorowania poziomu drga w domostwach wykorzystano ten sam typ urzdze monitorujcych. Zdecydowano te, e pomieszczenie poddane badaniu powinno spenia kilka warunkw, ktre miay zapewni jak najbardziej dokadne wyniki. Pierwszym warunkiem by fakt, e badane pomieszczenie powinno znajdowa si na parterze, na wysokoci zblionej do tej, na ktrej przeprowadzono badania turbin wiatrowych. Dodatkowo wybrane pomieszczenia miay podog wykonan z pytek ceramicznych (rwna powierzchnia) lub posiaday betonow wylewk (bardzo podobne podoe jak podczas wykonywania pomiarw przy turbinach wiatrowych). Ostatnim, najwaniejszym warunkiem by fakt, e pomieszczenie to nie byo uywane podczas godzin wieczornych i nocnych, ani nie pracoway tam adne urzdzenia wytwarzajce dodatkowe drgania, ktre mogyby wpyn na wyniki przeprowadzonych testw badawczych.

Pomiary przeprowadzono przy uyciu akcelerometrw PCB 356B18 (PCB Piezotronics) o masie 35 g. Podczas bada turbin wiatrowych przeprowadzone pomiary obejmoway zakres od 0.63 Hz do 2 kHz.

4. WYNIKI POMIARW

Przykadowe wyniki dla jednej z badanych turbin wiatrowych o mocy 2 MW przedstawiono na Rys. 1. Dla pozostaych maszyn wyniki miay podobne przebiegi.


26

W przedstawianym przypadku skadowa x odpowiada kierunkowi na wprost napywajcego wiatru, skadowa y odpowiada kierunkowi prostopademu do kierunku wiatru, natomiast skadowa z odpowiada kierunkowi pionowemu.

Dla przypadku pomiarw bezporednio u podna turbiny, z wykresw dla trzech skadowych drga, jest widoczne, e najwiksze amplitudy wystpuj w kierunkach x oraz y i s one poza zakresem bardzo niskich czstotliwoci. Jedynie dla skadowej pionowej z wystpuj drgania o niskich czstotliwociach (w tym przypadku 20 Hz), ale s one o kilkakrotnie mniejszej amplitudzie ni dla pozostaych skadowych. Podczas pomiarw rednia prdko obrotowa wirnika turbiny wynosia 10.6 obr/min.

Porwnanie wypadkowych poziomw drga dla wybranych 13 turbin wiatrowych przedstawiono na Rys. 2. Podczas pomiarw prdkoci wiatru byy w granicach 13-26 km/h [10]. czny czas trwania pomiarw wynosi 21 godzin. Jak mona zaobserwowa mierzone wartoci dla poszczeglnych turbin wiatrowych mog si rni kilkakrotnie i kady przypadek naley rozpatrywa indywidualnie.

Wstpne pomiary przeprowadzono w 26 wyznaczonych domostwach. Do bada poziomu drga w indywidualnych domostwach ostatecznie wyznaczono 8 punktw pomiarowych. Mieciy si one wewntrz budynkw, w pomieszczeniach mieszkalnych. Pomiary, w zalenoci od moliwoci, monitorowano w czasie od 4 do 20 godzin dla kadego domu.

Podczas bada poziomu drga w domostwach przeprowadzone pomiary obejmoway zakres od 0.63 Hz do 800 Hz. Niezalenie od przeprowadzanych testw druga grupa przeprowadzaa test i badania medyczne mieszkacw (nie bdce tematyk tego artykuu).

Przykadowe wyniki dla jednego z domostw przedstawiono na Rys. 3. Ten przypadek jest szczeglny gdy domostwo znajduje si w odlegoci najmniejszej z badanych przypadkw, zaledwie 300 m od turbiny wiatrowej. Pozostae testowane domostwa znajdyway si w wikszych odlegociach, w wikszoci do 1.2 km. W danym przypadku, jeeli wystpuj jakiekolwiek uciliwoci wywoywane drganiami maszyn, powinno to by najbardziej widoczne. Pomiary przeprowadzano w godzinach wieczornych i nocnych, celem wyeliminowania wpywu innych czynnikw na wynikw pomiaru, np. pracy maszyn rolniczych w pobliu. Skadowa x odpowiada kierunkowi zachodniemu, y poudniowemu, natomiast skadowa z jest pionowa.

Na podstawie uzyskanych wynikw mona zauway, e w zakresie bardzo niskich czstotliwoci (a wic szczeglnie szkodliwych dla czowieka) zmierzone wartoci s mae. Jednake amplituda jednej ze skadowych drga (w kierunku x) dla czstotliwoci 100 Hz, jest kilkakrotnie wiksza od drugiej, co jest zastanawiajce z uwagi na fakt, e takiej skadowej nie zaobserwowano podczas bada bezporednio u podstawy turbiny wiatrowej. Drgania w kierunku pionowym, zgodnie z oczekiwaniami byy znacznie mniejsze od pozostaych.


27

0.1 1 10 100 1000f [Hz]

0

40

80

120

a [

mm

/s2]

x

0.1 1 10 100 1000f [Hz]

0

40

80

120

a [

mm

/s2]

y

0.1 1 10 100 1000f [Hz]

0

40

80

120

a [

mm

/s2]

z

Rys. 1. Poziomy skadowych drga wzdu gwnych osi turbiny

Fig. 1. Levels of vibrations components along main axes of a turbine


28

a [m

m/s

2 ]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13numer turbiny wiatrowej

0

10

20

30

40

a [

mm

/s2]

numer turbiny wiatrowej

Rys. 2. Porwnanie poziomw drga dla wybranych 13 turbin wiatrowych

Fig. 2. Comparison of the vibration levels for chosen 13 wind turbines

. Na Rys. 4, celem porwnania, przedstawiono oglne poziomy drga

pomierzone w innych domostwach. Poszczeglne domostwa (oznaczone na rysunku numerami od 1 do 8) byy w rnych odlegociach od najbliszej turbiny wiatrowej, przy czym na podstawie uzyskanych danych nie mona wyprowadzi zalenoci o spadku poziomu drga w zalenoci od odlegoci od turbiny. Omawiane domostwo, znajdujce si w odlegoci 300 m od turbiny wiatrowej, ma numer 1, a np. 5 domostwo byo w odlegoci 900 m od turbiny. Z kolei domostwo nr 3 byo najbardziej oddalone gdy o 3 km, a pomiary nie wykazay najniszego poziomu drga. Domostwa nr 4 oraz 8, w ktrych zarejestrowano najnisze poziomy drga, byy w odlegociach zaledwie 700 m od najbliszych turbin. Biorc pod uwag, e turbiny byy tej samej mocy, przedstawione wyniki wskazuj na dua niejednoznaczno omawianego zagadnienia i zoono problemu, na jaki napotyka si badacz. Naj-prawdopodobniej jedynym rozwizaniem byoby stworzenie regularnej siatki punktw pomiarowych terenie, odpowiednio zagszczonych. Dodatkowo przy analizie naleaoby uwzgldni wiele dodatkowych elementw jak np. skad podoa, uksztatowanie terenu, wzajemne wpywy turbin wiatrowych na siebie, efekty dodatkowych drga wywoywanych opywem opat [11] itp. Niestety zwiksza to nie tylko czasochonno i koszty finansowe bada, ale rwnie bardzo znaczco komplikuje pniejsz analiz uzyskanych wynikw. Tym nie mniej tylko takie kompleksowe badania s w stanie da satysfakcjonujc odpowied odnonie wpywu drga turbin wiatrowych na najblisz okolic.


29

0.1 1 10 100 1000f [Hz]

04

812

1620

a [

mm

/s2]

x

0.1 1 10 100 1000f [Hz]

04

812

1620

a [

mm

/s2]

y

0.1 1 10 100 1000f [Hz]

04

812

1620

a [

mm

/s2]

z

Rys. 3. Poziomy skadowych drga zmierzonych w najbliszym domostwie

Fig. 3. Levels of vibrations components measured in a nearby household


30 o

g

lny p

ozio

m d

rga

[m

m/s

2 ]

numer domostwa Rys. 4. Porwnanie poziomw drga dla wybranych domostw

Fig. 4. Comparison of the vibration levels for chosen households

5. WNIOSKI KOCOWE

Energii pozyskiwanej z odnawialnych rde energii powica si w obecnych czasach duo uwagi. Turbiny wiatrowe stay si bardzo atrakcyjn metod, m.in. z powodu zacht rzdw pastw. Jednake daje si zaobserwowa nienadanie rozwiza prawnych oraz odpowiednich norm dajcych ochron ludziom zamieszkujcym okolice farm wiatrowych, w tym rwnie w zakresie bezpieczestwa i ochrony ludzi i zwierzt zamieszkujcych w pobliu. Zgodnie z rnymi wytycznymi, oraz na podstawie bezporednich bada, zaleca si aby odlego domostw od turbin wiatrowych bya nie mniejsza ni 1600-3200 m, w zalenoci o mocy i wysokoci zainstalowanej turbiny. Niestety, czsto spotyka si przypadki, w ktrych odlegoci s mniejsze ni zalecane. Przypadki tego typu s naganiane w mediach i tworz niekorzystny odbir spoeczny. Problem bdzie narasta gdy zaczynaj by wdraane programy umieszczania turbin wiatrowych (na razie maych mocy) w rodowiskach miejskich. W tym przypadku problem bdzie narasta gdy drgania wywoane takimi turbinami wiatrowymi bd bezporednio oddziaywa na konstrukcje budynkw.

W omawianym przypadku badania przeprowadzono w rodowisku wiejskim. Jak mona zaobserwowa na podstawie uzyskanych wynikw, zmierzone wartoci drga dla poszczeglnych turbin wiatrowych (u ich podstaw) mog si rni kilkakrotnie i kady przypadek naley rozpatrywa indywidualnie. Trudno na podstawie przeprowadzonych bada doszuka si negatywnego wpywu turbin wiatrowych na zdrowie ludzi i zwierzt. Naley rwnie uczciwie przyzna, e z rnych powodw, cz wynikw moe by obarczona trudn do okrelenia niepewnoci, niezalen od strategii i metodyki bada. Nie zawsze


31

mona oszacowa wszystkie potencjalne przyczyny bazujc tylko na metodach statystycznych (niepewnoci typu A) oraz niepewnociach innego rodzaju, np. uytej aparatury pomiarowej (niepewnoci typu B). Dodatkowo naley uwzgldni fakt, e pomiary powinny by przeprowadzone gownie przy optymalnej pracy turbin co nie zawsze byo moliwe do spenienia. Problemem, na ktry natknito si rwnie w badaniach bya tez niestabilno pracy mierzonych obiektw. Tym nie mniej wykazano, e powinny powsta dodatkowe wytyczne i dokadniejsze normy odnoszce si do badanych zjawisk, tym bardziej, e w omawianym przypadku zaobserwowano drgania, ktre wg okolicznych mieszkacw, le wpyway na ich stan zdrowia, podczas gdy bezporednie systemy monitoringu wykazyway dobry stan techniczny urzdze. Dodatkowe testy psycho-fizyczne, ktrym poddano mieszkacw, potwierdziy te obserwacje. W niektrych przypadkach dopatrzono si wczesnych stadiw syndromu turbin wiatrowych, co potwierdzaoby badania przedstawione przez innych badaczy [12]. Zdaniem autorw, dodatkowe badania przeprowadzone przez innych badaczy oraz w innych porach roku s wskazane.

W przyszoci, celem przeprowadzenia dokadnej analizy omawianego zagadnienia, zaleca si badania dla przypadkw duszych czasw ekspozycji i monitoringu omawianych zjawisk, mierzonych dniami lub nawet tygodniami. Oglnie wynika te potrzeba znalezienia metod do optymalnego rozmieszczania poszczeglnych turbin wiatrowych, odpowiedniego ich rozproszenia w terenie w zalenoci od uksztatowania danego terenu. Moe to rwnie spowodowa wzajemne niwelowanie si ujemnych skutkw pojedynczych turbin wiatrowych, np. wzajemne wytumianie drga. Podstawowym kryterium jednak zawsze bdzie odlego do najbliszych gospodarstw domowych.

Tak, jak ju wczeniej wspomniano, wystpuje tutaj dua zoono problemu. Zgodnie z wczeniejszymi sugestiami jedynym rozwizaniem byoby stworzenie siatki, odpowiednio zagszczonych terenowych punktw pomiarowych. Uwzgldnienie dodatkowych czynnikw zwiksza czasochonno i koszty bada, ale jest jedynym rozwizaniem omawianego zagadnienia.

Podsumowujc naley stwierdzi, ze nie naley pochopnie rezygnowa z wykorzystania energii wiatru. Cigle trwaj prace badawcze nad udoskonalaniem konstrukcji turbin wiatrowych oraz polityka wielu pastw sprzyja wykorzystywaniu tej formy energii. Zagadnienie to jest szczeglnie aktualnie w Polsce, szczeglnie w perspektywie rozwoju energetyki i zamierze odnonie roku 2020.


32

LITERATURA

[1] Wind in Power 2011 European statistics, http://www.ewea.org/fileadmin /ewea_documents/documents/publications/statistics/Stats_2011.pdf, p. 4-7, (dostp 2013/08/07).

[2] http://www.forbes.pl/druga-najwieksza-elektrownia-wiatrowa-na-swiecie-otwarta,artykuly,159715,1,1.html (dostp 2013/08/07).

[3] Nolbrzak I., Blaszczak J., 2010: Wind Turbine as a Potential Energy Source for Households Lodz region case. CMP Turbomachinery, T. 137, s. 79-90.

[4] Smolny A., Blaszczak J.R., 1996: Boundary Layer and Loss studies on Highly Loaded Turbine Cascade, AGARD CP571.

[5] Damijan Z., 2009: Wibroakustyczna ocena raportu oddziaywania na rodowisko Raport o oddziaywaniu na rodowisko dla przedsiwzicia polegajcego na budowie parku elektrowni wiatrowych Pawowo wraz z infrastruktur towarzyszc o cznej mocy 90 MW (lipiec 2009), Krakw, http://stopwiatrakom.eu/wts/pliki/Odp_AGH.pdf (dostp 2013/08/07).

[6] Gray L., 2011: Can wind farms really make you ill? The evidence: A list of the health concerns about wind farms and conclusions of major studies, http://www.telegraph.co.uk/earth/earthnews/8386397/Can-wind-farms-really-make-you-ill-The-evidence.html (dostp 2013/01/06).

[7] Various Authors, 2012: Wind Turbine Health Impact Study: Report of Independent Expert Panel January 2012, http://www.mass.gov/dep/energy/ wind/turbine_impact_study.pdf, p. 45-52, (dostp 2013/01/06)

[8] Oddziaywanie drga na czowieka; http://neur.am.put.poznan.pl/wa/3.3.pdf (dostp 2013/08/07).

[9] ISO-2631, 1997: Mechanical vibration and shock Evaluation of human exposure to whole-body vibration

[10] Gaj P., 2013: Mobile monitoring and impact of wind turbines on human health. Praca dyplomowa. Promotor J. Baszczak, Politechnika dzka.

[11] Blaszczak J., 2006: Noise Reduction and Efficiency Improvement Through Vane Indexing of a Two-Stage Turbine. AIAA 2006-2578.

[12] Pierpont N., 2009: Wind Turbine Syndrome A Report on a Natural Experiment, NM: K-Selected Books, Santa Fe.


No. 143 TURBOMACHINERY 2013 Renata GNATOWSKA, Paulina PIETRZAK Politechnika Czstochowska Mechanika i Budowa Maszyn e-mail: [email protected], [email protected] ROZWJ SPOECZNO-GOSPODARCZY GMINY W ASPEKCIE RACJONALNEGO WYKORZYSTANIA ENERGII I RODOWISKA

Streszczenie: Rozwj wiadomoci ekologicznej oraz podniesienie poziomu wiedzy o odnawialnych rdach energii moliwe jest tylko poprzez promocj nowoczesnych i profesjonalnie przygotowanych rozwiza oraz ich praktyczne wdroenie na szczeblu lokalnym. W niniejszej publikacji przeprowadzono analiz regionalnych centrw racjonalnego wykorzystywania lokalnych zasobw energii ze rde odnawialnych oraz ich wpyw na rozwj spoeczno-gospodarczy regionu.

Sowa kluczowe: rozwj spoeczno-gospodarczy, energia ze rde odnawialnych.

SOCIO-ECONOMIC DEVELOPMENT DISTRICT IN THE CONTEXT OF RATIONAL USE OF ENERGY

AND ENVIRONMENT

Abstract: The development of ecological awareness and increasing the level of knowledge about renewable energy is only possible through the promotion of modern and professionally designed solutions and their practical implementation at the local level. In this paper an analysis of regional centers of the rational use of local renewable energy sources and their impact on socio-economic development of the region.

Keywords: socio-economic development, renewable energy sources.

1. ROZWJ SPOECZNO-GOSPODARCZY GMINY

Rozwj spoeczno-gospodarczy gminy jest procesem wielopaszczyznowym i ma wymiar lokalny. Rozwj ten powinien odbywa si z uwzgldnieniem waciwych dla danej gminy potrzeb i dotyczy wszystkich dziedzin ycia spoecznego. W analizie rozwoju spoeczno-gospodarczego obecne s rnego typu charakterystyki czynnikw determinujcy, a dua ich rnorodno

Renata Gnatowska, Paulina Pietrzak

34

i zoono powoduje, e trudno wprowadzi ich klasyfikacj. Wg publikacji Paryska [3] rozwj i przeksztacenia strukturalne polskich miast zale od wielu czynnikw, ktre mona podzieli na dwie zasadnicze grupy: endogeniczne (czynniki rozwoju) i egzogeniczne traktowane, jako uwarunkowania rozwoju. Do czynnikw endogenicznych nale: transformacja systemowa, przemiany demograficzne i spoeczne, lokalne warunki rozwoju, urbanizacja. W grupie czynnikw egzogenicznych znajduj si: globalizacja, ktrej efektem jest napyw bezporednich inwestycji zagranicznych, internacjonalizacja gospodarki zwizana z powstawaniem i rozwojem firm globalnych i globalizacja ycia spoecznego, metropolizacja miast, przemiany poindustrialne, integracja europejska. Literatura naukowa podaje wiele sposobw wspierania rozwoju spoeczno-gospodarczego w skali lokalnej [1].

2. ZARZDZANIE RODOWISKIEM i ENERGI W ASPEKCIE ROZWOJU GMINY

Wrd zada, ktrymi musi zaj si gmina, najczciej wymienia si ochron rodowiska, gospodark komunaln, lokalne drogi i transport, ochron zdrowia, owiat, kultur, handel itd. Szczeglnie wanym aspektem polityki miast i gmin jest ich zrwnowaony rozwj, ktry zawiera w sobie szereg elementw, takich jak rozwj ekologiczny, ekonomiczny, energetyczny itp. Instrumentem decyzyjnym dla polityki rodowiskowej i energetycznej na szczeblu gminy bd regionu jest Lokalne Planowanie Energetyczne (LEP Local Energy Planning). Proces LEP koncentruje si na celach, ktre wynikaj z analizy aktualnej sytuacji oraz potrzeb identyfikowanych w efekcie wspdziaania zarwno decydentw, odbiorcw jak i producentw energii. Cele te stanowi punkt wyjcia w relacji: Cele Program Technologie, ktra na rysunku nr 1 ilustruje proces wdraania technologii na poziomie lokalnym.

Jednym z przykadw prawidowego zarzdzanie rodowiskiem i energi jest projekt dotyczcy zarzdzania energi w gminach, tytu projektu: MODEL "Management of Domains Related to Energy in Local Authorities" (Zarzdzanie energi przez wadze lokalne) [5]. Gwnym celem projektu byo stworzenie wzorcowych, MODELowych gmin, w ktrych podejmowanie s dziaania polegajce na waciwym zarzdzaniu energi, wdroeniu wieloletnich planw energetycznych, podejmowaniu inicjatyw sucych komunikacji ze spoecznoci itp. Projekt ten dofinansowany zosta w ramach Programu Inteligentna Energia dla Europy oraz z ADEME francuskiej Agencji rodowiska i Zarzdzania Energi.

3. RACJONALNE WYKORZYSTANIE ENERGII I RODOWISKA W WYBRANYCH GMINACH

Waciwe wykorzystanie rde energii jest powanym problemem w wielu krajach, a realizacja tego wyzwania umoliwiaby lepsze wykorzystanie

Rozwj spoeczno -gospodarczy gminy w aspekcie racjonalnego

35

surowcw energetycznych oraz poprawiaby stan rodowiska naturalnego. Dlatego te wsparcie produkcji energii ze rde odnawialnych stao si wanym celem Unii Europejskiej, szczeglnie w rejonach charakteryzujcych si wysokim bezrobociem nowe, przyjazne rodowisku technologie daj wiele moliwoci dla powstawania nowych miejsc pracy. W kolejnych podrozdziaach przytoczono przykady racjonalnego wykorzystania energii i rodowiska w wybranych gminach, ktre s ilustracj tzw. dobrych praktyk speniajcych wymagania okrelone w dwch pierwszych rozdziaach.

Rys. 1. Cele Program Technologie w zakresie zarzdzania rodowiskiem i energi

Fig. 1. "Purpose program technologies" in environmental management and energy

3.1. Promowanie odnawialnych rde energii na przykadzie gminy Uniejw

Uniejw to miasto pooone w pnocno-zachodniej czci wojewdztwa dzkiego, w powiecie poddbickim; jest siedzib miejsko-wiejskiej gminy Uniejw. Jednym z wartociowszych zastosowa odnawialnych rde energii jest realizowane przez spk Geotermia Uniejw ogrzewanie miasta z wykorzystaniem wd geotermalnych. Ciepownia geotermalna poczona z olejow kotowni szczytow zaopatruje w ciepo do ok. 70% budynkw w Uniejowie. czna moc ciepowni wynosi 5,6 MW, z czego 3,2 MW to moc uzyskiwana z kotw olejowych. Po zakoczeniu inwestycji ciepo geotermalne bdzie nie tylko ogrzewao, ale te owietlao miasto i zasilao urzdzenia energetyczne. Od roku 2001 geotermalny system ciepowniczy dostarcza ciepo do miejskiej sieci ciepowniczej. Instalacja opiera si na triplecie odwiertw.


36

Wykorzystanie energii geotermalnej jest duo bardziej skomplikowanym procesem w przeciwiestwie do energii wiatrowej, wodnej lub sonecznej. Eksploatacja wody termalnej z odwiertu Uniejw PIG/AGH-2 moe odbywa si samoczynnie lub z pomoc pompy gbinowej. Woda nastpnie kierowana jest do pytowych wymiennikw ciepa znajdujcych si na powierzchni czci instalacji. Ciepo wody jest przekazywane do niezalenego obiegu wtrnego, ktry zasila systemy grzewcze odbiorcw. Schodzona woda jest z powrotem wpompowywana w warstwy wodonone pod ziemi. Schodzona woda jest z powrotem wpompowywana w warstwy wodonone pod ziemi (rys. 2). Prace sfinansowane zostay ze rodkw Wojewdzkiego Funduszu Ochrony rodowiska i Gospodarki Wodnej, rnych form dofinansowania ze strony Pastwa i z funduszy Unii Europejskiej. Wsparcia merytorycznego udzielili m.in. pracownicy Politechniki dzkiej [2, 4].

Spka Geotermia Uniejw oferuje ponadto moliwo zapoznania si z wielostronnym wykorzystaniem wd geotermalnych, tj. wytwarzaniem ciepa ze rda geotermalnego oraz skorzystania z kompleksu rekreacyjno-wypoczynkowego Termy Uniejw (baseny, restauracja, Kasztel Rycerski).

Rys. 2. System ciepowni Uniejw [4]

Fig. 2. Heating system of Uniejw [4]

Zastpienie maych lokalnych i indywidualnych kotowni wglowych scentralizowan dostaw ciepa przynioso gminie Uniejw m.in. zmniejszenie emisji zanieczyszcze i w efekcie popraw stanu rodowiska naturalnego. Ponadto korzyci dla gminy s nowe inwestycje poza-energetyczne bazujce na wykorzystaniu leczniczych waciwoci uniejowskiej wody termalnej, czy nowe miejsca pracy zwizane z kompleksem rekreacyjno-wpoczynkowym Termy Uniejw.

Rozwj spoeczno -gospodarczy gminy w aspekcie racjonalnego

37

3.2. Promowanie odnawialnych rde energii w powiecie Gssing

Gssing to miasto pooone w poudniowo-wschodniej czci landu Burgenland, 8 km od granicy z Wgrami. Jest stolic powiatu i siedzib miejskiej gminy Gssing. Pracownicy IMC Politechniki Czstochowskiej uczestniczcy w projekcie LEEP-NAP (Local Energy and Environmental Planning Network 2006-2007) mieli okazj zapozna si z dowiadczeniami austriackiej gminy Gssing w wykorzystaniu energii odnawialnej. Odwiedzili oni Europejskie Centrum Energii Odnawialnej Sp. z o.o. (EEE-Europeisches Zentrum fr Erneuerbare Energie GmbH) z siedzib w Centrum Technologicznym Gssing. Dziaalno Centrum obejmuje: nadzr nad budow i eksploatacj obiektw demonstracyjnych, badania dotyczce wykorzystania energii odnawialnej, szkolenia i usugi w zakresie OZE, udostpnianie do zwiedzania z przewodnikiem obiektw demonstracyjnych (ciepownia i elektrociepownia na biomas, elektrownia fotowoltaiczna, hybrydowa ciepownia biomasowo-soneczna i biogazownia) na terenie tzw. koEnergielandu.

Wrd korzyci pozaenergetycznych dla gminy wymienia si przede wszystkim: napyw inwestorw z zewntrz, powstanie nowych miejsc pracy, wzrost dochodw gminy. Gssing jest teraz niezalen energetycznie gmin, a dziki produkcji zielonej energii sta j na prowadzenie nowych inwestycji oraz spat zacignitych kredytw na budow nowoczesnych obiektw [2]. rdem sukcesu jest integracja rnych rde energii, zastosowanie nowych technologii oraz wdraanie polityki edukacyjnej obywateli. Du zalet gminy Gssing jest powstanie nowych miejsc pracy zwizanych z obiektami sucymi OZE.

3.3. Promowanie odnawialnych rde energii w gminie Kwidzyn

Kwidzyn to miasto i gmina w wojewdztwie pomorskim, pooone nad rzek Liw (dopyw Nogatu), ktrej sukcesem jest powstaa w 2010 roku Regionalna Agencja Zarzdzania Energi. Jednym z gwnych zada Agencji jest promocja nowych technologii, zajmowanie si efektywnoci energetyczn oraz wykorzystaniem odnawialnych rde energii [6]. Dziaania agencji: promowanie i popularyzacja informacji o alternatywnych i odnawialnych rdach energii, podnoszenie wiadomoci spoeczestwa dotyczcej ich zastosowa, dziaalno na rzecz edukacji i upowszechniania wiedzy w dziedzinie energetyki i bezpieczestwa energetycznego kraju, wsppraca z publicznymi i niepublicznymi orodkami edukacyjnymi w zakresie energetyki, dziaalno w zakresie integracji europejskiej oraz rozwijanie kontaktw i wsppracy midzy spoeczestwami w zakresie energetyki i odnawialnych rde energii, niesienie wszechstronnej pomocy, wsparcia merytorycznego i informacyjnego samorzdom, maym i rednim przedsibiorcom, przed-stawicielom mediw i instytucji naukowych zajmujcych si przedmiotem dziaa stowarzyszenia, udzielanie wsparcia instytucjom naukowym w zdo-bywaniu kompendium informacji o alternatywnych i odnawialnych rdach energii, przygotowywanie projektw oraz wspudzia w wybranych projektach


38

i ich kompleksowe naganianie w mediach, wspomaganie projektw promujcych proekologiczne sposoby pozyskiwania i dystrybucji energii, dziaalno w dziedzinie ekologii i rolnictwa poprzez wspieranie zrwno-waonego rozwoju wsi, dziaalno w zakresie ochrony rodowiska. Podsumowujc Dolina Kwidzyska, posiada duy potencja energetyczny biomasy, z ktrego korzystaj wszyscy mieszkacy.

4. PODSUMOWANIE

Przedstawione w artykule gminy s przykadami tzw. dobrych praktyk, przy czym naley podkreli, e nie naley dosownie przenosi wzorcw, poniewa na kadym obszarze dominuje inny rodzaj energii odnawialnej. Przedsiwzicia realizowane w prezentowanych regionach charakteryzuj si dobr wspprac i zaangaowaniem wadz samorzdowych oraz przemysu w dziaania suce rozwojowi regionu. Warto dodan stanowi wykorzystanie w/w obiektw, jako atrakcj turystyczn, dydaktyczn oraz promocj regionu.

Niewtpliwymi czynnikami, ktre pomogy opracowa oraz wdroy projekty wykorzystujce odnawialne rda energii, co m.in. przyczynio si do wzrostu rozwoju spoeczno-gospodarczego oraz polepszenia warunkw ycia mieszkacw, byo wykorzystanie finansowego wsparcia zarwno na poziomie europejskim, jak rwnie lokalnym. Wykorzystujc t wiedz, samorzd powinien podejmowa rnokierunkowe dziaania stymulujce rozwj gospodarczy.

5. PODZIKOWANIE

Publikacja wspfinansowana w ramach projektu Nowoczesny inynier przyszoci naszej gospodarki atrakcyjne studia na kierunkach zamawianych nr UDA-POKL.04.01.02-00-218/11-00 wspfinansowanego ze rodkw Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Spoecznego, realizowana w ramach BS/PB-1-103-3010/11/P.

LITERATURA

[1] Huczek M., Promocja gminy jako sposb wspierania lokalnego rozwoju spoeczno-gospodarczego, Zeszyty naukowe wyszej szkoy Humanitas, lska Biblioteka Cyfrowa, 2007, Nr 1, s. 107-113.

[2] Mory-Kucharczyk E., Gnatowska R., Wykorzystanie lokalnych zasobw energii odnawialnej a rozwj spoeczno-gospodarczy gminy. Energetyka, 2011, 12, 848-852.

[3] Parysek J.J., Miasta polskie na przeomie XX i XXI wieku. Rozwj i przeksztacenia strukturalne. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, 2005, Pozna.

[4] Sapiska-liwa A., Kurpik J., Aktualne zagospodarowania wody i ciepa geotermalnego w Uniejowie, Technika Poszukiwa Geologicznych. Geotermia. Zrwnowaony Rozwj, 1-2, 2011, s. 225-235.

[5] www.energymodel.eu [6] www.praze.pl/

CIEPLNE MASZYNY PRZEPYWOWE No. 143 TURBOMACHINERY 2013 Renata GNATOWSKA, Szymon SZUMERA Politechnika Czstochowska Mechanika i Budowa Maszyn e-mail: [email protected]; [email protected]

ANALIZA MOLIWOCI WYKORZYSTANIA DO CELW

ENERGETYCZNYCH GAZU WYSYPISKOWEGO ZE SKADOWISKA ODPADW KOMUNALNYCH

Streszczenie: W artykule zawarto analiz energetycznego zago-spodarowania gazu wysypiskowego na przykadzie skadowiska odpadw komunalnych dla miasta Czstochowy. W publikacji przeprowadzono dokadn charakterystyk parametrw skadowiska odpadw komunalnych i produktw skadowiska, takich jak gaz wysypiskowy oraz dokonano analizy i wyboru optymalnej metody jego utylizacji. Artyku zawiera ponadto zestaw wnioskw dotyczcych optymalnego podejcia do wykorzystania skadowiska odpadw.

Sowa kluczowe: energetyczne zagospodarowanie gazu wysypiskowego.

ANALYSIS OF THE USE OF THE PURPOSES OF LANDFILL GAS ENERGY FROM WASTE LANDFILL

Abstract: The article contains the analysis of energy utilization from landfill gas for example the Czestochowa landfill. The publication contains detailed characteristics parameters and products of landfill, such as landfill gas, and the analysis and selection of the optimal method of disposal. Article also includes conclusions on the optimal approach to the use of landfill.

Keywords: energy generation from landfill gas.

1. WPROWADZENIE

W wyniku skadowania odpadw komunalnych, zachodzce przemiany materii organicznej s przyczyn powstania idealnych warunkw do powstawania gazu skadowiskowego (mieszanina, ktra skada si przede wszystkim z metanu, dwutlenku wgla i azotu). W Polsce jest blisko osiemset legalnych skadowisk odpadw komunalnych. Corocznie przybywa na nich 13 milionw ton mieci. Podczas rozkadu substancji organicznych z jednej tony

Renata Gnatowska, Szymon Szumera

40

surowca powstaje blisko 230 m3 gazu skadowiskowego, ktry ze wzgldu na znaczn zawarto metanu tworzy w powietrzu atwopaln mieszanin. Potencja energetyczny, ktry moemy odzyska zaley rwnie od aktualnie przebiegajcej fazy rozkadu materii organicznej [1, 4].

Samoczynnie wydzielajcy si gaz moe by przyczyn wielu zagroe dla czowieka oraz rodowiska. Nie jest on toksyczny jednak zawiera za mao tlenu do oddychania przez ludzi. Moe by przyczyn poarw oraz wybuchw, zanieczyszcza atmosfer posiadajc zarazem przykry zapach. Ponadto w wyniku cigego procesu rozkadu odpadw komunalnych blisko 50% wydzielanych substancji to dwutlenek wgla, ktry jest gwnym winowajc efektu cieplarnianego. Niemniej jednak poprzez odpowiedni infrastruktur teren skadowiska odpadw moe sta si rdem energii, tj. rdem odzyskiwanego gazu skadowiskowego. Schemat prezentujcy uproszczony ukad odzyskiwania energii ze skadowiska odpadw przedstawiono na rysunku 1. W Polsce gaz skadowiskowy jest wykorzystywany gwnie do produkcji energii elektrycznej i cieplnej w systemach skojarzonych (Kogeneracja).

Rys. 1. Schemat ukadu odzyskiwania energii ze skadowiska odpadw [opracowanie

wasne na podstawie [1]

Fig. 1. Diagram of the recovery of energy from landfill [elaborated on the basis 2005 [1]

2. POTENCJA ENERGETYCZNY GAZU SKADOWISKOWEGO I OPACALNO JEGO ODZYSKIWANIA

Podstawowym skadnikiem procesw biochemicznych zachodzcych w zou odpadw komunalnych prowadzcych do powstania gazu skadowiskowego jest substancja organiczna. Proces jej rozkadu jest

Analiza mol iwoci wykorzystania do celw ...

41

skomplikowany, a schemat udziaw poszczeglnych skadnikw gazu generowanego przez skadowisko przedstawiono na rysunku 2, na ktrym zaprezentowano typowy model procesw rozkadu substancji organicznej wyodrbniajcy pi podstawowych faz procesw chemicznych i bio-chemicznych prowadzcych do produkcji gazu skadowiskowego. W kon-sekwencji tych przemian mona wyrni nastpujce fazy: I. Faza hydroliza zwizkw wieloczsteczkowych. Bior w niej udzia bakterie z grupy wzgldnych tlenowcw, rozkadajce wielocukry, lipidy i peptydy do prostych, rozpuszczalnych w wodzie zwizkw organicznych. Etap ten zazwyczaj trwa krtko, do kilku tygodni, do czasu wyczerpania si tlenu zawartego w masie odpadw. II. Faza fermentacja kwana. Bior w niej udzia bakterie kwasotwrcze, wytwarzajce wodr. Bakterie fermentatywne dalej katabolizuj produkty hydrolizy przede wszystkim do tzw. lotnych kwasw tuszczowych, kwasw organicznych, dwutlenku wgla, wodoru. Etap fermentacji kwanej trwa do kilku miesicy III-V. Faza waciwa fermentacja metanowa. Jest to kocowa faza procesu rozkadu, w ktrej bakterie metanowe metabolizuj produkty poprzednich faz na metan, dwutlenek wgla i inne gazy oraz mineralna pozostao. Etapy te nazywa si odpowiednio: III faza niestabilna metanogenezy, IV stabilna faza metanogenezy, V faza metanogenezy zanikajca [3].

Rys. 2. Fazy procesw chemicznych i biochemicznych towarzyszce powstawaniu biogazu [2]

Fig. 2. Phases of chemical and biochemical processes associated with the formation of biogas [2]

Po okreleniu potencjau biogazowego konieczne jest wybranie optymalnego sposobu wykorzystania gazu, aby inwestycja oprcz korzyci ekologicznych przyniosa wymierne korzyci ekonomiczne. Biogaz moe by przetwarzany na energi elektryczn, ciepln, moe by dostarczany do sieci gazowej, stanowi paliwo do transportu lub maszyn pracujcych na


42

skadowisku. Opacalno inwestowania w systemy odzyskiwania energii z gazu skadowiskowego jest zalena od wielu czynnikw m.in.: zawartoci metanu w gazie, sprawnoci ukadu odzyskiwania energii itp. Ocena efektywnoci ekonomicznej inwestycji jest podstawowym elementem kadej analizy wykonalnoci konkretnego projektu. Oznacza to, e przed zaangaowaniem rodkw kapitaowych inwestor powinien mie pewno, e zysk i stopa zwrotu zainwestowanego kapitau bd odpowiednio wysokie. Niemniej jednak stopie opacalnoci zalee bdzie od specyfiki lokalizacji inwestycji oraz zastosowania rnych mechanizmw wsparcia.

3. CHARAKTERYSTYKA SKADOWISKA ODPADW KOMUNALNYCH W SOBUCZYNIE

Wacicielem skadowiska odpadw w Sobuczynie jest samorzd miasta Czstochowy i to w jego gestii le wszystkie inwestycje, rwnie te zwizane z ekologi. Powstao ono w 1987 r., jest prowadzone metod nadpoziomow pryzmow, a oglna powierzchnia przeznaczona pod skadowisko wynosi 128,4 ha plus strefa ochronna o pow. 342 ha. Skadowisko jest zlokalizowanie na glebie iowej, ktra wietnie izoluje nieczystoci od wd gruntowych [5]. Podstawow grup odpadw unieszkodliwianych na skadowisku s niesegre-gowane odpady komunalne (85% dostaw).

Dostarczane na skadowisko w Sobuczynie odpady, inne ni niebezpieczne poddawane s wieloetapowej, szczegowej kontroli: 1. weryfikacja przedoonej dokumentacji, przed planowan pierwsz

dostaw, 2. kontrola w przypadku pierwszej dostawy przez pracownika Sekcji Ochrony

rodowiska, w pozostaych przypadkach przez Operatora wagi, jak rwnie przez pracownika porzdkowego obsugi skadowiska,

3. wyrywkowa kontrola na stanowisku kontrolnym na skadowisku odpadw. Hady odpadw pokrywane s 15 cm warstw iu, co rwnie sprzyja gromadzeniu si gazu LFG.

4. POZYSKIWANIE I ZAGOSPODAROWANIE GAZU WYSYPISKOWEGO NA PRZYKADZIE WYSYPISKA W SOBUCZYNIE

Zarzdzane przez Czstochowskie Przedsibiorstwo Komunalne skadowisko odpadw znajduje si w czowce z pord tych, ktre s ju w duym stopniu zaawansowania technologii odzyskiwania i zagospodarowania gazu wysypiskowego. Inwestycja w systemy odzyskiwania biogazu rozpocza si w 2006 roku i jest nieustannie rozwijana. Obecnie na terenie skadowiska mieci si 99 zainstalowanych studni, ktre oprcz turbiny gazowej zasilaj rwnie pochodni wysokotemperaturow o wydajnoci 1500 m

3/h. Zastosowanie nowoczesnej aparatury pozwala w miejscu zainstalowania studni odzyska blisko 70% metanu, ktry powstaje podczas rozkadu czstek organicznych [2].

Analiza mol iwoci wykorzystania do celw ...

43

Rys. 3. Skadowisko Odpadw w Sobuczynie, Czstochowskie Przedsibiorstwo Komunalne

Fig. 3. Waste Landfill in Sobuczyna, Czstochowa Utility Companies Najbardziej oczywistym sposobem zaabsorbowania energii otrzymanej

ze spalania biogazu jest jego zamiana na energi elektryczn oraz ciepln. W czstochowskim skadowisku odpadw komunalnych dy si do jak najwikszej produkcji energii elektrycznej, ktra jest odsprzedawana do sieci Zakadu Energetycznego w Czstochowie. W cigu miesica silniki gazowe o mocy 2,3 MW przetwarzaj 800 tysicy m3 gazu w energi elektryczn. Natomiast ze wzgldu na usytuowanie Czstochowskiego skadowiska w znacznej odlegoci od miejskiej sieci ciepowniczej nie zdecydowano si na zastosowanie urzdze majcych na celu produkcj energii cieplnej. Taka inwestycja byaby nieopacalna, rwnoczenie jednak jej brak generuje znaczce straty.

Poniewa produkcja i skad biogazu nie jest stabilny, co wynika z charakterystyki faz rozkadu poszczeglnych frakcji na skadowisku (rys. 2), to konieczne byo zastosowanie pochodni, ktra w przypadku nadwyek biogazu spala go w wysokiej temperaturze.

Inwestycja w biogaz w tym miejscu bya bardzo opacalna. Na podstawie analizy danych dotyczcych skadowiska odpadw dla miasta Czstochowy opacalno tej inwestycji okrelono w cytowanej pracy dyplomowej [2]. Pokady odpadw organicznych s due, a hady mieci na skadowisku cigle si rozrastaj co daje dobre moliwoci do rozwoju, ale stawia te due wymagania przed zarzdc tego terenu. Cakowity koszt instalacji wynis 9 mln PLN. Wytwarzana energia moe zaspokoi ok. 7000 gospodarstw domowych. Szacunkowe zuycie prdu dla domku jednorodzinnego w skali roku to 1000 kWh. Std przy rocznej produkcji 8 mln kWh instalacja powinna zwrci si w przecigu 5 lat.


44

Na terenie wysypiska znajduj si rwnie inne instalacje majce na celu zapewnienie moliwie najmniejszej degradacji rodowiska. Wrd nich naley wymieni oczyszczalni odciekw dziaajc na zasadzie odwrconej osmozy, automatyczn myjni k i podwozi samochodw oraz piezometry badajce wody podziemne i powierzchniowe.

5. PODSUMOWANIE

Inwestycje i plany rozwoju realizowane na terenie skadowiska odpadw komunalnych w Sobuczynie oraz w wielu podobnych miejscach pozwalaj ze spokojem i optymizmem patrze w przyszo. Bowiem pozyskiwanie i energetyczne wykorzystanie gazu wysypiskowego moe przynie korzyci ekonomiczne, jak rwnie rodowiskowe w wyniku zmniejszenia jego emisji zanieczyszcze. Naley przy tym pamita, e potencja energetyczny biogazu oraz wybr optymalnej koncepcji jego zagospodarowania zaley od warunkw danego skadowiska, m.in. iloci skadowanych odpadw i ich rodzaju (skadu), technologii deponowania oraz lokalnej infrastruktury.

Ponadto nawet jeli wszystkie zmiany klimatyczne oraz kataklizmy nawiedzajce zamieszkiwane przez ludzi obszary nie s w adnym stopniu zwizane z wytwarzaniem odpadw oraz wydzielaniem gazw cieplarnianych, to naley dy do jak najdokadniejszego zagospodarowywania odpadw oraz odzyskiwania energii.

6. ACKNOWLEDGEMENT

Publikacja wspfinansowana w ramach projektu Nowoczesny inynier przyszoci naszej gospodarki atrakcyjne studia na kierunkach zamawianych nr UDA-POKL.04.01.02-00-218/11-00 wspfinansowanego ze rodkw Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Spoecznego, realizowana w ramach BS/PB-1-103-3010/11/P.

LITERATURA

[1] Grzesik K., Wykorzystanie biogazu jako rda energii. Zielone prdy w edukacji II edycja, Polskie Towarzystwo Inynierii Ekologicznej Oddzia Krakowski, Wyd. Art-Tekst. Krakw, 2005, s. 21-30.

[2] Kopera S., Studium moliwoci wykorzystania do celw energetycznych i obliczenia potencjau gazu wysypiskowego ze skadowiska w Sobuczynie. Politechnika Czstochowska, Wydzia Inynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych, Praca dyplomowa, 2005.

[3] Rosik-Dulewska Cz., Podstawy gospodarki odpadami, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008.

[4] Soowiej P., Neugebauer M., Energetyczne wykorzystanie gazu wysypiskowego na podstawie wybranego obiektu. Inynieria Rolnicza, 2008, Vol. 6(104), pp. 181-185.

[5] www.energ.pl/index2.php?pod_menu=30


No. 143 TURBOMACHINERY 2013 Krzysztof Lech GRABOWSKI Miejskie Przedsibiorstwo Wodocigw i Kanalizacji Spka z o.o. w Sieradzu e-mail:Christophe.Grabovski @gmail.com 0048 660739000

EFEKTY FINANSOWE I EKOLOGICZNE WYKORZYSTANIA ENERGII CIEPLNEJ OCZYSZCZONYCH CIEKW

KOMUNALNYCH W PRZEDSIBIORSTWIE WODOCIGOWO-KANALIZACYJNYM

Streszczenie: Przedmiotem rozwaa s oczyszczone cieki komunalne jako nonik i rdo energii cieplnej oraz efekty finansowe i ekologiczne ich wykorzystania. Omwienie tego zagadnienia zostao przeprowadzone na przykadzie zastosowania pomp ciepa w ukadzie hybrydowym w oczyszczalni ciekw. Pompy ciepa s proekologicznym, znacznie zmniejszajcym emisj CO2, rozwizaniem popieranym przez UE jako alternatyw dla stosowanych dotychczas brudnych ekologicznie rde energii cieplnej. Sowa kluczowe: cieki komunalne, pompy ciepa, energia, ekologia.

FINANCIAL AND ECOLOGICAL EFFECTS

OF THE UTILIZATION OF HEAT ENERGY FROM TREATED MUNICIPAL WASTEWATER IN WATER

AND WASTEWATER COMPANY

Abstract: The subject of the present analysis is treated municipal wastewater as the carrier and the source of heat energy as well as the financial and ecological effects of its use. The issue is discussed based on the example of heat pumps applied in a hybrid system in a wastewater treatment plant. Heat pumps are an environmentally friendly solution reducing CO2, emission, supported by the EU as an alternative to the hitherto applied, environmentally dirty, sources of heat energy. Keywords: municipal wastewater, heat pumps, energy, ecology.

http://gmail.com/

Krzysztof Lech Grabowski

46

WPROWADZENIE

Oczyszczalnia ciekw eksploatowana przez Miejskie Przedsibiorstwo Wodocigw i Kanalizacji Spka z o.o. w Sieradzu zostaa zbudowana w latach dziewidziesitych ubiegego stulecia. Urzdzenia i budowle zostay rozmieszczone na obszarze 11 ha z pasem rezerwowym pod ewentualn rozbudow o obszarze 4 ha. Gdyby obecnie projektowano oczyszczalni dla aglomeracji liczcej okoo 55 tys. mieszkacw i liczbie RLM1 na poziomie 93750 byaby ona o poow mniejsza i bardziej wydajna. W 2006 r., po przejciu oczyszczalni na wasno, podjte zostay take pierwsze dziaania majce na celu popraw jakoci oczyszczania ciekw i dostosowanie pracy oczyszczalni do norm europejskich. Cig technologiczny zosta uzupeniony o trzeci stopie oczyszczania ciekw poprzez zastosowanie filtrw membranowych Dyna Disc (firmy Nordic Water Products AB ze Szwecji). Zmodernizowano take: system napowietrzania, system chodzenia, system biologicznego oczyszczania ciekw oraz piaskowniki. Na kanale wlotowym na oczyszczalni zainstalowano sita umoliwiajce odprowadzanie ciekw poza cig technologiczny podczas zwikszonego napywu ciekw wraz z wodami opadowymi i roztopowymi.

Obecnie prowadzone dziaania skupiaj si na obnieniu kosztw eksploatacyjnych oczyszczalni ciekw poprzez m.in. zmniejszenie kosztw zakupu oleju opaowego na potrzeby centralnego ogrzewania i ciepej wody uytkowej. Uzyskanie oszczdnoci bdzie moliwe poprzez zastosowanie ukadu hybrydowego wykorzystujcego pomp ciepa w poczeniu z obecnie funkcjonujc kotowni olejow na potrzeby centralnego ogrzewania oraz ukadu hybrydowego wykorzystujcego kolektory solarne w poczeniu z pomp ciepa oraz z kotowni olejow na potrzeby ciepej wody uytkowej.

Zastosowanie pomp ciepa uzasadniaj nastpujce korzyci: sprawno pompy ciepa w miar upywu czasu nie spada jest staa

w caym okresie jej eksploatacji; pozwala uniezaleni si od wzrostu cen paliw, a tym samym przyczynia

si do obnienia kosztw eksploatacyjnych; pompy ciepa wspieraj aktywn ochron klimatu, s rozwizaniem

proekologicznym, pozwalaj zmniejszy emisj CO2 do atmosfery; pompy ciepa s bezobsugowe, w peni zautomatyzowane, wygodne

i czyste, nie wymagaj dodatkowych instalacji w postaci np.: komina czy dodatkowej wentylacji, mog zim grza, a latem chodzi;

pompy ciepa powoduj wzrost wartoci budynkw jak rwnie poprawiaj jego charakterystyk energetyczn.2

1 RLM (Rwnowana Liczba Mieszkacw, ang. Population equivalents) to liczba wyraajca wielokrotno

adunku zanieczyszcze w ciekach odprowadzanych z obiektw przemysowych i usugowych w stosunku do jednostkowego adunku zanieczyszcze w ciekach z gospodarstw domowych, odprowadzanych od jednego mieszkaca w cigu doby Rozporzdzenie Rady Ministrw z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie Polskiej Klasyfikacji Statystycznej Dotyczcej Dziaalnoci i Urzdze Zwizanych z Ochron rodowiska Dz. U. z 1999 r. Nr 25, poz. 218.

2 Od 2013 r. kraje czonkowskie Unii Europejskiej powinny zacz stosowa postanowienia dyrektywy 2010/31/EC bdcej przeksztacon wersj dyrektywy 2002/91/EC w sprawie charakterystyki energetycznej budynkw.

http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Aciekihttp://pl.wikipedia.org/wiki/Gospodarstwo_domowehttp://pl.wikipedia.org/wiki/Dobahttp://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU19990250218http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU19990250218

Efekty f inansowe i ekologiczne wykorzysta nia energi i c ieplnej

47

INSTALACJA POMPY CIEPA

Istotnym aspektem branym pod uwag przy doborze pomp ciepa jest dolne rdo ciepa. Moemy wyrni trzy gwne orodki z ktrych czerpiemy energi potrzebn do zasilenia pomp ciepa i s to: grunt, woda i powietrze. To najbardziej znane i rozpowszechnione rodzaje dolnych rde i jednoczenie stosunkowo atwe do pozyskania i wykonania (z maymi wyjtkami). Coraz prniej rozwija si jednak technologia pozyskiwania ciepa do pomp ciepa z procesw technologicznych czy ciepa odpadowego. Jednym z przykadw takiego pozyskania energii mog by cieki komunalne.

W przypadku dolnego rda dla pompy ciepa wana jest jego temperatura oraz moliwo regeneracji. W obu tych aspektach cieki sanitarne s jednymi z najlepszych rodzajw dolnych rde ciepa maj praktycznie sta i wysok temperatur, co jest niewtpliwie duym plusem poniewa pompy ciepa mog pracowa stabilnie z wysok sprawnoci zarwno chwilow jak i roczn. wiadcz o tym wysokie wartoci wspczynnikw COP (Coefficient of Performance) oraz SPF (Sesonal Performance Factor). Fakt, i cieki komunalne na bieco przepywaj przez wymiennik umieszczony bezporednio w kanale odprowadzajcym sprawia, e korzystajc z takiego rozwizania nie ma problemw z regeneracj dolnego rda ciepa, gdy mamy zapewniony stay dopyw ciekw. Z punktu widzenia odbiorcy/uytkownika wysoka sprawno bezporednio przekada si na niskie koszty eksploatacji, ktre w krtkim czasie pozwalaj zrekompensowa poniesione wydatki na instalacj.

Dla potrzeb Miejskiego Przedsibiorstwa Wodocigw i Kanalizacji sp. z o. o. w Sieradzu Oczyszczalnia ciekw w Dzigorzewie zosta zaprojektowany system odzysku ciepa ze ciekw komunalnych oparty na pompie ciepa. Budynek, w ktrym zostanie zlokalizowana instalacja pompy ciepa to budynek administracyjno-socjalny. W budynku znajduje si kotownia olejowa dla potrzeb centralnego ogrzewania (c.o.) i ciepej wody uytkowej (c.w.u.). Obecny system otrzymywania ciepej wody uytkowej jest w trakcie modernizacji i zostanie zastpiony przez ukad hybrydowy z wykorzystaniem kolektorw solarnych wspomaganych ciepem z kotowni olejowej oraz docelowo wspomagany przez pomp ciepa. Dla pokrycia zapotrzebowania ciepa dla centralnego ogrzewania budynku dobrano sprarkow pomp ciepa typu woda/woda firmy OCHSNER model Industrial ISWS 120 R2 z czynnikiem roboczym R134A, o mocy grzewczej 91kW przy parametrach instalacji 55/45oC. Przyjmujc sprawno pompy ciepa na poziomie 3,8, wymiennik w kanale ciekowym obliczono dla mocy 67 kW. Do wsppracy z pomp ciepa dobrano: dwie pompy obiegowe, zasobnik separacyjny pompy ciepa o pojemnoci 1500 litrw oraz naczynie wzbiorcze 400 litrw. Pompa posiada sterownik zapewniajcy wysok efektywno i niskie koszty eksploatacji.

Dolnym rdem ciepa dla projektowanej pompy jest wymiennik, zainstalowany w wylotowym kanale odprowadzajcym cieki oczyszczone do rzeki Warty w postaci zespou 18 poziomych rur stalowych nierdzewnych o rednicy 28x1,2 mm kada o dugoci 45 metrw. rednia temperatura czynnika dolnego rda 5

oC.


48

rdo: Opracowanie wasne na podstawie projektu technicznego.

Rys. 1. Schemat ogrzewania z zastosowaniem pompy ciepa

Fig. 1. Heating scheme applying a heat pump


49

Przewody poziome, biegnce od kanau wylotowego do pomieszczenia zainstalowania pompy ciepa w budynku administracyjno-socjalnym wykonane bd z preizolowanych rur. Czynnikiem krcym w obiegu wymiennika jest 25% roztwr wodny glikolu propylenowego.

Przebieg procesu odzysku ciepa ze ciekw komunalnych oparty na pompie ciepa nie jest skomplikowany. Pompa ciepa pobiera (poprzez wymiennik umieszczony w kanale) niskotemperaturowe ciepo ze ciekw, po czym po poddaniu go procesowi termodynamicznemu uzyskujemy czynnik grzewczy o parametrach 55/45C, ktry mona ju wykorzysta do wspomagania istniejcych instalacji grzewczych. Aby uzyskiwa moliwie wysok sprawno pomp ciepa musi ona pracowa przy stosunkowo niskich temperaturach czynnika na wyjciu do instalacji grzewczych. Istniejca od wielu lat instalacja grzewcza zaprojektowana zostaa wczeniej na wysze parametry. Dla temperatury -20C na zewntrz parametry instalacji s na poziomie 80/60C. Ze wzgldu jednak, e obliczeniowa temperatura zewntrza wystpuje zaledwie kilka dni w roku, a rednia temperatura sezonu grzewczego wynosi okoo +2C, przez znaczn cz okresu grzewczego temperatura zasilania czynnika grzewczego wynosi 4055C (w zalenoci od temperatury zewntrznej), przy temperaturze wody powrotnej z instalacji niszej od zasilania o okoo 1520C.

Ukad zaprojektowano w taki sposb, e ukad pomp ciepa podgrzewa czynnik grzewczy powracajcy z instalacji i taki wstpnie podgrzany czynnik wpywa do istniejcego kota olejowego, ktrego automatyka utrzymuje odpowiedni temperatur na zasilaniu w zalenoci od temperatury zewntrznej. Przy temperaturach zewntrznych w okolicach 0C i powyej istnieje due prawdopodobiestwo, e automatyka kota olejowego odczyta temperatur wody podgrzan przez pompy ciepa jako wystarczajc i nie zaczy palnika. Przy niszych temperaturach zewntrznych kocio jedynie dogrzeje czynnik grzewczy do odpowiedniej temperatury. Przy bardzo niskich temperaturach zewntrznych, kiedy temperatura powrotu z instalacji przewysza temperatur moliw do uzyskania w pompach ciepa ukad regulacji poprzez ukad przepustnic - rozdzielaczy odczy przepyw przez zbiorniki buforowe i system bdzie pracowa niejako w starym schemacie wykorzystujc jedynie ogrzewanie olejem opaowym. Nawet jednak w takich przypadkach, na przykad w porze nocnej, spadaj parametry wody zasilajcej i pompy ciepa mog dostarcza ciepo.

W tym konkretnym rozwizaniu mona odzyska z oczyszczonych ciekw sanitarnych moc okoo 65kW.

EFEKT EKOLOGICZNY

Efekt ekologiczny obok nakadw inwestycyjnych i kosztw eksploatacji, jest jednym z gwnych czynnikw stymulujcych efektywno inwestycji w ochronie rodowiska. Efektywno rozumiana jest tutaj w sensie pozytywnym. Oznacza bowiem, e planowana inwestycja w zaoeniu przyniesie pozytywny skutek w postaci zmniejszenia presji, jak dana dziaalno wywiera na rodowisko naturalne. W ujciu praktycznym, efekt ekologiczny jest rozumiany


50

jako zmiana w iloci zanieczyszcze wprowadzanych do rodowiska w relacji przed i po rozpoczciu eksploatacji nowych urzdze, bdcych przedmiotem inwestycji.

Tabela 1. Zestawienie wynikw oceny efektu ekologicznego

Table1. Results of environmental impact assessment

Wyszczeglnienie ilo

litry/kWh Emisja CO2

z 1 litra/kWh w kg emisja CO2

w kg Przed realizacj zadania

1. Roczne zuycie oleju opaowego (rzeczywiste) 22 662 2,60 58 921

2. Roczne zapotrzebowanie na olej opaowy optymalne 25 180 2,60 65 468

Po realizacji zadania 1. Roczne zapotrzebowanie na olej

opaowy (10% z pkt. 2) 2 518 2,60 6 547 2. Roczne zuycie energii elektrycznej

dla pompy ciepa 90 928 0,26 23 641 Razem 30 188

Zmiana wielkoci emisji CO2 do atmosfery w kg/ rok

a/ do rzeczywistego -28 733 b/ do optymalnego -35 280

Dla 20-letniego okresu eksploatacji pompy ciepa w kg

a/ do rzeczywistego -574 662 b/ do optymalnego -705 598

rdo: opracowanie wasne.

Zastosowanie odnawialnych rde energii, w tym przypadku, pompy ciepa obniy zuycie oleju opaowego, spalanie ktrego powoduje emisj CO2 do atmosfery. Obecnie 100% energii cieplnej dostarcza kocio olejowy, zuywajcy rocznie, przy oszczdnym podejciu 22,7 tys. litrw oleju opao-wego. W celu uzyskania optymalnego poziomu ogrzewania zapotrzebowanie na olej opaowy wynosi 25,2 tys. litrw. Po zamontowaniu pompy ciepa:

zapotrzebowanie na olej opaowy wyniesie 10% jego optymalnej iloci: 2,5 tys. litrw,

zapotrzebowanie na energi elektryczn wzronie o 90,9 tys. kWh. Dla celw wyliczenia efektu ekologicznego przyjto, e:

spalanie 1 litra oleju opaowego powoduje emisj 2,6 kg CO2, produkcja 1kWh energii elektrycznej powoduje emisj 0,26 kg CO2. [3].

EFEKTYWNO FINANSOWA

Analiza efektywnoci finansowej przedsiwzicia przeprowadzona zostaa na podstawie przepyww pieninych inwestycji. Opiera si ona o oszacowanie biecej wartoci netto strumieni pieninych generowanych przez przedsiwzicie (NPV) oraz wewntrznej stopy zwrotu z inwestycji (IRR), dla ktrej warto bieca poniesionych kosztw jest rwna zdyskontowanej wartoci przyszych przychodw osignitych w inwestycji. Warto bieca netto NPV, jedna z wykorzystywanych technik DCF (discounted cash flow), to


51

suma zdyskontowanych przepyww pieninych dla analizowanego zadania inwestycyjnego realizowanych w przyjtym okresie analizy przy staym poziomie stopy procentowej. Podstawowe zaoenia i efekty zostay przedstawione w poniszej tabeli.

Tabela 2. Podstawowe zaoenia i efekty inwestycji w tys. z

Table 2. Basic assumptions and effects of the investment in thousand PLN

Lp. Wyszczeglnienie Warto 1. Nakady 514,7 2. Amortyzacja 89,3 3. Koszty operacyjne (bez amortyzacji) 176,5

4. Przychody z inwestycji 389,0

5. Dochd z inwestycji (4-2-3) 123,2

6. Poyczka z WFOiGW 514,7

7. Umorzenie poyczki 257,4 8. Przepywy pienine netto (2+ 5 - 1) (bez wartoci rezydualnej) -302,2

9. Przepywy pienine netto z umorzeniem poyczki (8+7) (bez wartoci rezydualnej)

-44,8

rdo: opracowanie wasne.

Dla celw oceny przyjto oglne zaoenia: analiz sporzdzono w cenach s

P O L I T E C H N I K A Ó D Z K A 143_strona.pdf · p o l i t e c h n i k a Ł Ó d z k a lodz...

Documents

Transcript of P O L I T E C H N I K A Ó D Z K A 143_strona.pdf · p o l i t e c h n i k a Ł Ó d z k a lodz...