Kluczowe problemy energetyki

Scenariusze rozwoju techniki dla ekologicznej energetyki

PROJEKT NR POIG.01.01.01-00-005/08TYTUŁ PROJEKTU: Strategia rozwoju energetyki na Dolnym Śląsku metodami foresightowymi

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNI Ę EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓWEUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

Maria Jędrusik

Nowe lub istniejące technologie produkcji

energii1.Technologie węglowe:

a/ istniejące:

- bloki węglowe z odsiarczaniem i odazotowanie gazów odlotowych,

- bloki węglowe ze spalaniem w cyrkulacyjnym złoŜu fluidalnym,

b/ w trakcie wdroŜenia:b/ w trakcie wdroŜenia:

- bloki węglowe z moŜliwością podłączenia do CCS,

- bloki parowe na parametry nadkrytyczne opalane węglem brunatnym (250 bar, 600/610º C)

c/ przyszłościowe:

- bloki parowe o parametrach nadkrytycznych ze spalaniem w atmosferze podwyŜszonej zawartości tlenu

Nowe lub istniejące technologie produkcji

energii

2.Technologie wykorzystujące współspalanie lub spalanie biomasy w:

- kotłach (blokach ) węglowych przystosowanych do współspalania biomasy ( ÷ 20% ),

- kotłach fluidalnych ( grzewczych i parowych ),

- kotłach parowych z niezaleŜnymi układami przygotowania i podawania do - kotłach parowych z niezaleŜnymi układami przygotowania i podawania do spalania więcej niŜ jeden rodzaj paliwa ( ÷ 60%)

- kotłach z przedpaleniskiem , w którym następuje zgazowanie biomasy.

Nowe lub istniejące technologie produkcji

energii3.Technologie wykorzystujące energię spadku wody

- perspektywy rozwoju związane z budową małych elektrowni wodnych

4.Technologie wykorzystujące energię wiatru:- wiatraki o osi poziomej,

- wiatraki o osi pionowej,

5.Bloki i kotły gazoweRozwój technologii związany z surowcem:

- gaz łupkowy – prognozy obiecujące, próbne odwierty,

- gaz skroplony (LNG – import z Kataru) budowa gazoportu w Świnoujściu,

- gaz z podziemnego zgazowania węgla

Nowe lub istniejące technologie produkcji

energii6.Inne technologie:

- geotermia,

- baterie słoneczne,

- fotowoltaika,

- piroliza,

- biogazownie (małe źródła kogeneracyjne),- biogazownie (małe źródła kogeneracyjne),

- biopaliwa ( biodisel, paliwa alkoholowe ),

- technologie wodorowe,

- elektrownie jądrowe,

- elektrownie termojądrowe,

- PZW – podziemne zgazowanie węgla.

Zasoby naturalne - surowce

� Na Dolnym Śląsku moŜliwe jest wykorzystanie:

· węgla kamiennego,

Lokalne złoŜa węgla kamiennego zalegają w rejonie Wałbrzycha i Nowej Rudy. W latach 90-tych XX w. zaprzestano wydobycia. Spowodowane to było restrukturyzacją przemysłu wydobywczego i załoŜeniem, Ŝe węgiel w czystych technologiach zostanie zastąpiony gazem.

· węgla brunatnego,

ZłoŜa znajdują się w rejonie Bogatyni i są eksploatowane w kopalni Turów. ZłoŜa o duŜych ZłoŜa znajdują się w rejonie Bogatyni i są eksploatowane w kopalni Turów. ZłoŜa o duŜych zasobach i wysokiej kaloryczności są równieŜ w okolicach Ścinawy i Legnicy.

· biomasy,

· wody,

Całkowita moc elektrowni wodnych na terenie Dolnego Śląska wynosi ok. 53 MW. Konfiguracja terenu oraz występowanie górskich rzek i strumieni teren ten zachęca do budowy małych elektrowni wodnych.

Zapewnienie standardów emisyjnych SO2,

NOx i pyłów.

Przygotowywany projekt nowej dyrektywy IED o emisjach przemysłowych (po 2016r) będzie łączyć:

• dyrektywę IPPC (96/61/WE z 1996r) w sprawie zintegrowanego zapobiegania zanieczyszczeniom i ich kontroli

• dyrektywę LCP (2001/80/WE z 2001r) w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza z duŜych źródeł energetycznego spalania. W nowej dyrektywie zwraca uwagę fakt, Ŝe źródłem emisji jest komin a nie kocioł.

Standardy emisji wg projektu IED

(po 2016r)

Moc cieplna źródła [MW t]

SO2

[mg/m³]*

NOx

[mg/m³]*

Pyły

[mg/m³]* <5 -

5-10 - - 10-50 - - 50-100 400 450##/300 30 50-100 400 450##/300 30 100-300 250 200 25 300-500 200 200 20

>500 200 200 20

* mg/m³ - w przeliczeniu na warunki umowne, spaliny

suche o zawartości 6% O2,

## - tylko dla palenisk pyłowych na węgiel brunatny.

Scenariusze rozwoju technik ograniczania

emisji zanieczyszczeń z energetyki

I. ObniŜanie emisji zanieczyszczeń za pomocą:a) Metod pierwotnych:

- wzbogacanie węgli,

- zgazowanie węgli i biomasy,

- podstechiometryczne spalanie w kotłach- podstechiometryczne spalanie w kotłachenergetycznych (stopniowanie powietrza w procesie spalania – dysze OFA i ROFA),

Scenariusze rozwoju technik ograniczania

emisji zanieczyszczeń z energetyki

b) Metod wtórnych:

- odpylanie w elektrofiltrach i filtrach tkaninowych,

- odsiarczanie spalin, - odsiarczanie spalin,

- odazotowanie spalin,

- wydzielenie ze spalin CO2 – metoda CCS.

Scenariusze rozwoju technik ograniczania

emisji zanieczyszczeń z energetyki

II. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii:- energia słoneczna,

- energia wiatrowa,

- energia biomasy, - energia biomasy,

- energia geotermalna,

- energia wodna .

Scenariusze rozwoju technik ograniczania

emisji zanieczyszczeń z energetyki

III. PodwyŜszanie sprawności wytwarzania energii elektrycznej.Wśród rozwiązań technicznych naleŜy wymienić upowszechnienie stosowania układów skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Typowymi układami są:

- blok kogeneracyjny z turbiną parową i kotłem opalanym biomasą,- blok kogeneracyjny z turbiną parową i kotłem opalanym biomasą,

- blok kogeneracyjny z turbogeneratorem ORC i kotłem na olej termalny opalanym biomasą,

- blok kogeneracyjny z silnikiem gazowym zasilanym gazem ziemnym,

- blok kogeneracyjny z silnikiem gazowym zasilanym biogazem.,

- blok kogeneracyjny z turbiną gazową zasilaną gazem ziemnym.

Przykładowe rozwiązania nowoczesnych

kotłów do spalania węgla

Kocioł z cyrkulacyjnym złoŜem fluidalnym zapewnia:

- Emisję tlenków azotu <200mg/um3

- Emisję SO2 < 200mg/um3- Emisję SO2 < 200mg/um3

- Wysoka sprawność kotła

- Szybki rozruch ze stanu gorącego

Przykładowe rozwiązania nowoczesnych

kotłów do spalania węgla

Kotły o parametrach nadkrytycznych

Kotły te charakteryzują się dobrymi

wskaźnikami ekologicznymi:

RH 1

ECO

SH 2

RH 2

SH 3

SH 1B

+138,50 m

RH 1

ECO

SH 2

RH 2

SH 3

SH 1B

+138,50 m+138,50 m

- Niską emisję tlenków azotu <200mg/um3

- Wysoką sprawnością bloku 42 - 48 % (netto)

33,0 x 32,0 m

23,16 x 23,16

SH 1B

± 0,00 m

- 6,50 m

OFA1

OFA2

33,0 x 32,0 m

23,16 x 23,16

SH 1B

± 0,00 m± 0,00 m

- 6,50 m- 6,50 m

OFA1

OFA2

Przykładowe rozwiązania nowoczesnych

kotłów do spalania węgla

Przykładowe rozwiązania nowoczesnych

kotłów do spalania węgla

Kotły przepływowe z cyrkulacyjnym złoŜem fluidalnym na parametry nadkrytyczne

Kocioł ten charakteryzuje się:

- Sprawnością bloku planowana 46 % (brutto)

- Emisją tlenków azotu <200mg/um3

- Emisją SO2 < 200mg/um3

� Budowa lokalnych systemów kogeneracyjnych opartych na miejscowych zasobach paliw i energii, w tym biogazu i innych rodzajów biomasy oraz energii geotermalnej,

� Sekwestracja CO2

� PZW – podziemne zgazowanie węgla jest najbardziej opłacalną metodą usunięcia CO2 przed procesem spalania,

Sposób rozwiązania - działania

opłacalną metodą usunięcia CO2 przed procesem spalania,

� Stworzenie warunków umoŜliwiających powstawanie małych jednostek kogeneracyjnych (CHP) jako organizacyjnej jednostki gospodarczej przetwarzającą energię biomasy w energię elektryczną oraz ciepło na potrzeby własne lub w celach komercyjnych

Sposób rozwiązania - działania

� Rozwój rolnictwa energetycznego i nowych technologii:

- biotechnologie środowiskowe ( utylizacja odpadów w gospodarce komunalnej, w produkcji rolnej i przetwórstwie rolno-spoŜywczym)

- biotechnologie wytwarzania biopaliw, biometanu, wodoru z biomasybiomasy

- technologie teleinformatyczne dla potrzeb technicznych i rynkowych energetyki rozproszonej