Odnawialne zrodla energii do ...

Odnawialne zrodla energii do wytwarzania energii elektrycznej mirowski, 1. ROLNICTWO, OZE, Biomasa, odpady, ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POLITYKA ENERGETYCZNA
Tom 9
Zeszyt specjalny
2006
PL ISSN 1429-6675
Tomasz M
IROWSKI
*
Odnawialne Ÿród³a energii do wytwarzania energii
elektrycznej
S
TRESZCZENIE
. W artykule przedstawiono przegl¹d odnawialnych Ÿróde³ energii do wytwarzania
energii elektrycznej (OZE–E) wed³ug dwóch instytucji, króre zajmuj¹ siê problematyk¹ OZE;
Komisji Europejskiej, a œciœlej Dyrektoriatu Generalnego ds. Energii i Transportu oraz
Miêdzynarodowej Agencji Energii (IEA —
International Energy Agency
). Zaprezentowany
przegl¹d ekonomicznych i technicznych warunków tworzenia Ÿróde³ OZE–E zgodny z po-
wy¿sz¹ klasyfikacj¹ daje mo¿liwoœæ porównania nak³adów inwestycyjnych, kosztów eksploa-
tacyjnych, sprawnoœci i czasu ¿ycia tych Ÿróde³.
Szczególn¹ uwagê zwrócono na problematykê wykorzystania biogazu do wytwarzania energii
elektrycznej oraz osadów œciekowych z oczyszczalni komunalnych, których utylizacjê
w najbli¿szych latach, zgodnie z za³o¿eniami, bêdzie siê realizowa³o miêdzy innymi poprzez
unieszkodliwiane termicznie w odpowiednich instalacjach. Artyku³ zakoñczono przegl¹dem
rodzajów OZE–E w Polsce, wielkoœci¹ mocy zainstalowanej w Ÿród³ach oraz wielkoœci¹
produkcji energii elektrycznej z OZE–E w 2005 roku.
S
£OWA KLUCZOWE
: odnawialne Ÿród³a energii, technologie OZE–E, koszty wytwarzania energii
z OZE–E w Europie
* Mgr in¿. — Katedra Polityki Energetycznej, Wydzia³ Paliw i Energii, Akademia Górniczo-Hutnicza,
Kraków; e-mail: mirowski@agh.edu.pl
Recenzent: prof. dr hab. in¿. Eugeniusz M
OKRZYCKI
597
Wprowadzenie
Wytwarzanie energii elektrycznej z odnawialnych Ÿróde³ energii OZE ma priorytet
w strategii polityki Unii Europejskiej, strategiach polityki energetycznej poszczególnych
krajów, jak równie¿ w skali globalnej. W europejskich dokumentach dotycz¹cych wy-
twarzania energii elektrycznej z OZE zosta³y postawione ambitne cele dla tego nowego
rodzaju wytwarzania energii, tj. Dyrektywa dotycz¹ca promocji energii elektrycznej z OZE
(European Parliament and Council, 2001) oraz Bia³a Ksiêga (European Commission, 1997).
Odpowiedzi¹ na stawiane cele jest opracowywanie strategii rozwoju energetyki odna-
wialnej oraz przedstawianie dotychczasowych osi¹gniêæ w tym zakresie, bêd¹cych wywi¹-
zaniem siê z obowi¹zuj¹cych przepisów prawnych oraz dyrektyw UE.
Obowi¹zek sporz¹dzenia raportu okreœlaj¹cego cele w zakresie udzia³u energii elektry-
cznej wytwarzanej w odnawialnych Ÿród³ach energii znajduj¹cych siê na terytorium Rze-
czypospolitej Polskiej, w krajowym zu¿yciu energii elektrycznej w kolejnych dziesiêciu
latach spoczywa na Ministrze Gospodarki. Zawarte w raporcie cele musz¹ byæ zgodne
z zobowi¹zaniami wynikaj¹cymi z umów miêdzynarodowych dotycz¹cych ochrony klimatu,
oraz przedstawione œrodki zmierzaj¹ce do realizacji tych celów (Prawo Energetyczne, art.
9f,ust.1).
Niniejszy artyku³ zosta³ oparty o wyniki opracowane dla Komisji Europejskiej z lutego
2006 r. dotycz¹ce potencja³u OZE oraz kosztów wytwarzania energii elektrycznej z odna-
wialnych Ÿróde³ w krajach UE, jak równie¿ o raport Ministerstwa Gospodarki zawieraj¹cy
analizê realizacji celów iloœciowych i osi¹gniêtych wyników w zakresie wytwarzania energii
elektrycznej w odnawialnych Ÿród³ach energii.
Podzia³ odnawialnych Ÿróde³ energii do produkcji energii
elektrycznej
Wiele jest definicji odnawialnych Ÿróde³ energii. Definicja przyjêta w ustawie Prawo
energetyczne (Prawo...2006) okreœla odnawialne Ÿród³o energii jako Ÿród³o wykorzystuj¹ce
w procesie przetwarzania:
energiê wiatru,
promieniowania s³onecznego,
geotermaln¹,
fal, pr¹dów i p³ywów morskich,
spadku rzek,
energiê pozyskiwan¹ z biomasy,
biogazu wysypiskowego,
598
C) oraz energiê u¿yteczn¹ w postaci energii elektrycznej (np. turbiny wodne,
wiatrowe). Ten drugi rodzaj OZE w literaturze anglojêzycznej okreœla siê w skrócie jako
RES–E (
Renewable Energy Sources–Electricity
). W referacie stosowany bêdzie skrót
OZE–E (Odnawialne ród³a Energii Elektrycznej) i oznacza Ÿród³a odnawialne, z których
mo¿na wytwarzaæ energiê elektryczn¹.
W polskim piœmiennictwie (literaturze przedmiotu) nie stosowano dot¹d skrótu OZE–E,
a móg³by on znaleŸæ zastosowanie w opisie Ÿróde³ odnawialnych, szczególnie w statysty-
kach porównawczych krajowych zasobów OZE, Unii Europejskiej czy œwiata.
Klasyfikacja odnawialnych Ÿróde³ energii elektrycznej
Poni¿ej przedstawiono klasyfikacjê Ÿróde³ energii odnawialnej, z których mo¿na wy-
twarzaæ energiê elektryczn¹, dwóch znanych instytucji zajmuj¹cych siê t¹ tematyk¹ od
pocz¹tku ich istnienia. Jest to Komisja Europejska, a œciœlej Dyrektoriat Generalny
ds. Energii i Transportu oraz Miêdzynarodowa Agencja Energii (IEA —
International
Energy Agency
). Dyrektywa okreœlaj¹ca promocjê produkcji energii elektrycznej z odnawial-
nych Ÿróde³ energii jest nazywana w skrócie „RES–E Directive” (Directive 2001/77/EC).
W celu porównania Ÿróde³ OZE–E, wymienionych w tabeli 1, w pracy zamieszczono
kompletny przegl¹d kosztów inwestycyjnych, eksploatacji i utrzymania oraz innych aspek-
tów technicznych dla tych Ÿróde³ wykonany z zastosowaniem modelu Green–X przez
Vienna University of Technology, Institute of Power Systems and Energy Economics,
Energy Economics Group dla Komisji Europejskiej. Dane przedstawia tabela 2.
Krótka charakterystyka biogazu i osadów œciekowych
Ze wzglêdu na ograniczon¹ liczbê stron artyku³u, uwagê skupiono przede wszystkim na
biogazie i osadach œciekowych.
Biogaz
W warunkach braku kontaktu z tlenem oraz pod wp³ywem dzia³ania pewnych bakterii
materia organiczna pochodzenia zwierzêcego i roœlinnego przechodzi szereg procesów
599
biogazu powsta³ego w procesach odprowadzania lub oczyszczania œcieków albo roz-
k³adu sk³adowanych szcz¹tek roœlinnych i zwierzêcych.
Podzia³u odnawialnych Ÿróde³ energii mo¿na dokonaæ ze wzglêdu na rodzaj wytwa-
rzanej z nich energii u¿ytkowej. I tak s¹ Ÿród³a, które mo¿na przetwarzaæ na energiê
u¿yteczn¹ w postaci jedynie energii cieplnej (np. wody geotermalne o temperaturze niskiej
i œredniej <100
T
ABELA
1. Przegl¹d stosowanej klasyfikacji ró¿nych rodzajów OZE do produkcji energii
elektrycznej
T
ABLE
1. Overview on classifications applied for the various RES-E
Rodzaje OZE–E
Zgodne z RES–E Directive
Zgodne z IEA
Biogaz pochodzenia rolniczego
Gaz wysypiskowy
Gaz fermentacyjny ze œcieków
Biogaz
Produkty leœne (drewno)
Odpady z produkcji leœnej (kora, odpady tartaczne, itp.)
Produkty rolnicze (uprawy energetyczne)
Odpady z produkcji rolniczej (³¹cznie z substancjami
roœlinnymi i zwierzêcymi, np. s³oma)
Biomasa sta³a
Bioenergia
(³¹cznie z energi¹
odpadow¹)
Odpady ulegaj¹ce biodegradacji (miejskie i przemys³owe)
Odpady biologiczne
Energia elektryczna z geotermii
Energia elektryczna z geotermii
Ma³e elektrownie wodne (<10 MW)
Du¿e elektrownie wodne (>10 MW)
Ma³a Energetyka Wodna
Du¿a Energetyka Wodna
Energetyka wodna
Fotowoltaika
Fotowoltaika
Energia elektryczna z kolektorów s³onecznych
Energia elektryczna z kolektorów s³onecznych
Energia p³ywów morskich
Energia fal morskich
Energia p³ywów i flaowania morskiego
Energia wiatru na l¹dzie
L¹dowa Energetyka wiatrowa
Energia wiatru na morzu
Morska Energetyka wiatrowa
ród³o: Resch G. i in. 2006
biochemicznych, w tym proces anaerobowej fermentacji, w wyniku których powstaje miê-
dzy innymi gaz bogaty w metan. Wydatek i jakoœæ gazu powstaj¹cego przy fermentacji
beztlenowej s¹ zale¿ne od szeregu czynników, w tym przede wszystkim od (KAPE 2006):
rodzaju surowców pierwotnych (wsadowych),
stopnia przefermentowania tych surowców,
temperatury w jakiej przebiega proces fermentacji,
poprawnoœci obróbki mechanicznej (mieszanie),
C, co odpowiada zakresowi dzia³ania bakterii mezofilowych.
Dla zapewnienia w³aœciwego przebiegu procesu fermentacji konieczne jest, aby temperatura
procesu utrzymywana by³a na mo¿liwie sta³ym poziomie. Odchylenia temperatury nie
powinny byæ wiêksze ni¿ ± 2
C.
Najczêœciej spotykanym sposobem wytwarzania energii elektrycznej z biogazu jest jego
spalanie w t³okowych silnikach spalinowych o sprawnoœci <40%. Inne rozwi¹zania wy-
twarzania skojarzonego energii elektrycznej i cieplnej, to silnik Stirlinga, mikroturbiny,
600
czasu trwania procesu.
Proces fermentacji materii organicznej zwi¹zany jest z udzia³em beztlenowych bakterii
anaerobowych w œrodowisku wodnym. Wiêkszoœæ instalacji biogazowych pracuje przy
temperaturze rzêdu 32—37
T
ABELA
2. Przegl¹d ekonomicznych i technicznych warunków tworzenia Ÿróde³ OZE–E
T
ABLE
2. Overview on economic and technical specifications for new RES-E plant
Podkategoria
OZE–E
Rodzaj elektrowni
Koszty
inwestycyjne
[Euro/kW
el
]
Koszty
eksploatacji
iutrzymania
[Euro/kW
el
·rok]
SprawnoϾ
energetyczna
SprawnoϾ
cieplna
Przeciêtny
czas ¿ycia
(lata)
Typowa
wielkoϾ
elektrowni
[MW
el
]
1
2
3
4
5
6
7
8
Elektrownia na biogaz
2 550–4 290
115–140
0,28–0,34
–
25
0,1–0,5
Elektrociep³ownia na biogaz
2 760–4 500
120–145
0,27–0,33
0,55–0,59
25
0,1–0,5
Elektrownia na gaz wysypiskowy
1 280–1 840
50–80
0,32–0,36
–
25
0,75–8
Biogaz
Elektrociep³ownia na gaz wysypiskowy
1 430–1 990
55–85
0,31–0,35
0,5–0,54
25
0,75–8
Elektrownia na gaz ze œcieków
2 300–3 400
115–165
0,28–0,32
–
25
0,1–0,6
Elektrociep³ownia na gaz ze œcieków
2 400–3 550
125–175
0,26–0,3
0,54–0,58
25
0,1–0,6
Elektrownia biomasowa
2 225–2530
75–135
0,26–0,3
–
30
1–25
Elektrownia (wspó³spalanie)
550
60
0,37
–
30
–
Biomasa
Elektrociep³ownia biomasowa
2 600–4 230
80–165
0,22–0,27
0,63–0,66
30
1–25
Elektrociep³ownia (wspó³spalanie)
550
60
0,2
0,6
30
–
Elektrownia – spalarnia odpadów (spalanie ca³kowite)
4 300–5 820
90–165
0,26–0,3
–
30
2–50
Bioodpady
Elektrociep³ownia – spalarnia odpadów (spalanie ca³kowite)
4 600–6 130
100–185
0,14–0,16
0,64–0,66
30
2–50
Energia elektryczna
z geotermii
Elektrownia geotermalna
2 000–3 500
100–170
0,11–0,14
–
30
5–50
Jednostki du¿ej mocy
850–3 650
35
–
–
50
250
Du¿a energetyka
wodna
Jednostki œredniej mocy
1 125–4 875
35
–
–
50
75
Jednostki ma³ej mocy
800–3 600
35
–
–
50
20
Jednostki du¿ej mocy
800–1 600
40
–
–
50
9,5
Ma³a energetyka
wodna
Jednostki œredniej mocy
1 275–5 025
40
–
–
50
2
Jednostki ma³ej mocy
800–3 600
40
–
–
50
0,25
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl