ΑΜΥΝΤΑΙΟ - ΔΕΤΕΠΑ ΣΥΝΕΔΡΙΟ : «ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΤΗΝ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ ΜΙΑ ΡΕΑΛΙΣΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ»

Transcript

1 ΔΗΜΟΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟ - ΔΕΤΕΠΑ ΣΥΝΕΔΡΙΟ : «ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΤΗΝ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ ΜΙΑ ΡΕΑΛΙΣΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ» Δημοτική Επιχείρηση Τηλεθέρμανσης Πτολεμαΐδας Δ.Ε.ΤΗ.Π. ΘΕΜΑ : Τηλεθέρμανση Πτολεμαΐδας Μονάδα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού Θερμότητας με καύσιμο Βιομάζα Εισηγητής : Πετρίδης Νικόλαος Μηχανολόγος Μηχανικός MSc Προϊστάμενος Τμήματος Μελετών & Επίβλεψης Δ.Ε.ΤΗ.Π. Αμύνταιο Ημερίδα : «Χρήση βιομάζας στην τηλεθέρμανση μια ρεαλιστική προσέγγιση» 1

2 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 1996 ΚΑΠΕ / ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ 2 «ΠΡΟΜΕΛΕΤΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΑΘΜΟΥ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΚΑΥΣΙΜΟ ΒΙΟΜΑΖΑ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΤΟΥ ΔΗΜΟΥ ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑΣ» ΟΜΑΔΑ ΜΕΛΕΤΗΣ : Χ.ΣΟΥΤΕΡ, Β.ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥ, Ν. ΔΕΡΚΑ, Ν.ΝΤΖΟΥΡΑ, Π.ΧΟΥΔΑΛΗ

3 ΒΑΣΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΠΕ (02/1996) 3 Η χρήση της βιομάζας σε συστήματα τηλεθέρμανσης αποτελεί σημαντική πρωτοποριακή εφαρμογή αξιοποίησης μιας ανανεώσιμης πηγής ενέργειας - Α.Π.Ε. - που παραμένει ανεκμετάλλευτη. Επάρκεια βιομάζας σε επίπεδο νομού για τις ανάγκες σταθμού παραγωγής θερμότητας, με ή χωρίς συμπαραγωγή, ισχύος αρχικά 20 MWth και τελικής ισχύος 58 MWth, για τις ανάγκες της τηλεθέρμανσης Πτολεμαΐδας. Επένδυση έντασης κεφαλαίου, βραδείας απόσβεσης με απαιτήσεις επιδότησης.

4 4

5 LIFE «Επιδεικτική λειτουργία μικρής κλίμακας κινητής μονάδας αεριοποίησης αγροτικών υπολειμμάτων για την αποκεντρωμένη συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού» 5

6 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2013 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΣΥΜΒΑΣΗ Συμβαλλόμενοι: 1) ΔΗΜΟΣ ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑΣ 2) Δ.Ε.ΤΗ.Π. 3) Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης / Ινστιτούτο Χημικών Διεργασιών & Ενεργειακών Πόρων ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ Αντικείμενο Σύμβασης: Εκπόνηση «Μελέτης για την ανάπτυξη έργου Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού 1 MWel και Θερμότητας 6 MWth για την Δ.Ε.ΤΗ.Π.» ΟΜΑΔΑ ΜΕΛΕΤΗΣ : Π.ΓΡΑΜΜΕΛΗΣ, Μ.ΑΓΡΑΝΙΩΤΗΣ, Δ.ΡΑΚΟΠΟΥΛΟΣ, Α.ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΟΥ 6

7 Σκοπιμότητα : 1. Αύξηση της ασφάλειας εφοδιασμού της Δ.Ε.ΤΗ.Π. μέσω τροφοδότησης με θερμική ενέργεια από μία εναλλακτική Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας (Α.Π.Ε.). 2. Απόκτηση τεχνογνωσίας σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο. 3. Δημιουργία νέων θέσεων εργασίας για την λειτουργία της μονάδας. 4. Αύξηση κύκλου εργασιών και εσόδων της Δ.Ε.ΤΗ.Π. 7

8 Σκοπιμότητα 5. Δημιουργία μίας καινοτόμου επένδυσης, ανοίγοντας παράλληλα το κεφάλαιο της διαχείρισης της δασικής βιομάζας, της αξιοποίησης της υπολειμματικής αγροτικής βιομάζας και της αξιοποίησης ανεκμετάλλευτων εκτάσεων για την παραγωγή βιομάζας. 6. Ανάπτυξη επιχειρηματικότητας στον τομέα συλλογής, επεξεργασίας και διάθεσης βιομάζας. 7. Διερεύνηση δυνατότητας αυτόνομης τροφοδότησης οικισμών μη διασυνδεδεμένων με το κεντρικό σύστημα τηλεθέρμανσης. 8

9 ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Διαθέσιμο Δυναμικό Δυτικής Μακεδονίας : δασική βιομάζα τόνοι ανά έτος. αγροτικά υπολείμματα τόνοι ανά έτος. Τα σιτηρά (μαλακό σιτάρι, σκληρό σιτάρι, αραβόσιτος, κριθάρι) είναι η πιο σημαντική καλλιέργεια και τα υπολείμματα τους αποτελούν το 85,9% του συνολικού δυναμικού. Το υπόλοιπο αποτελείται από κλαδέματα αμπελώνων, μηλιών και ροδάκινων. 9

10 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ (I) Τεχνολογίες Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού Θερμότητας ΣΗθ : Οργανικός Κύκλος Rankine (ORC) ή Κύκλος Ατμού / Νερού Λέβητας: θερμικού ελαίου ή λέβητας ατμού 10

11 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ (II) Μονάδα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού Θερμότητας ΣΗθ Ηλεκτρική ισχύς : 1 MWel Οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρισμού έως 1 MWel εξαιρούνται από την υποχρέωση έκδοσης άδειας παραγωγής. Για εγκατάσταση μεγαλύτερης ισχύος θα απαιτούνταν αντίστοιχα μεγαλύτερη ποσότητα βιομάζας. Θερμική ισχύς : 4-5 MWth H ισχύς, με δεδομένη την παραγόμενη ηλεκτρική ισχύ, εξαρτάται από τον αντίστοιχο βαθμό απόδοσης για θερμότητα της μονάδας συμπαραγωγής. 11

12 ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑΣ ΚΥΚΛΟΣ ΝΕΡΟΥ/ΑΤΜΟΥ & ΟΡΓΑΝΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ Rankine (ORC) Τιμή καυσίμου ανηγμένη στην ενέργεια καυσίμου (δηλ. συνδυασμός τιμής καυσίμου και κατώτερης θερμογόνου δύναμης) Ηλεκτρικός βαθμός απόδοσης (προκειμένου να μειωθεί το κόστος προμήθειας καυσίμου) Κόστος κεφαλαίου επένδυσης (Capital Expenditure CAPEX) Τιμή πώλησης θερμικής MWh 12

13 Καύσιμη ύλη μίγμα: ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ (III) 1. Θρύμματα ξύλου (wood chips): μικρά τεμάχια ξύλου μήκους 5-50mm. 2. Άχυρο (straw) Σύνθεση μίγματος σε ενεργειακή βάση : 80% wood chips + 20% straw Σύνθεση μίγματος κατά μάζα σύνθεση : 85,77% wood chips + 14,23% straw Η προσθήκη αχύρου είναι απαραίτητη ώστε αφενός μεν να χαμηλώσει σημαντικά την ανηγμένη τιμή καυσίμου, αφετέρου δε να μην προκαλέσει σημαντικές διαφοροποιήσεις στις σχεδιαστικές προδιαγραφές του σταθμού. Θρύμματα ξύλου : Κατώτερη Θερμογόνος Δύναμη (ΚΘΔ) 40% Υγρασία : ,77 kj/kg (2.551,38 kcal/kg) Άχυρο : Κατώτερη Θερμογόνος Δύναμη (ΚΘΔ) 8,45% Υγρασία : ,47 kj/kg (3.846,11 kcal/kg) Μέση Κατώτερη Θερμογόνος Δύναμη (ΚΘΔ) Μίγματος: ,33 kj/kg (2.735,59 kcal/kg) 13

14 Turboden 14 CHP sp ORC cogeneration plant with thermooil as heat transfer fluid from boiler to organic rankine cycle. Plant uses silicone oil (MDM) as organic working fluid. Net Plant Electrical Efficiency (%) Net Plant Thermal Efficiency (%) Process Characteristics Turbine Enthalpy Drop [kw] Cycle El. Power Output (GROSS) [kw] Net El. Power Output [kw] Internal Power Consumption [kw] HRVG Heat Input [kw] HT Loop Heat Input [kw] LT Loop Heat Input [kw] Gross O.R.Cycle El. Efficiency % Net O.R.Cycle El. Efficiency % Water-Cooled Condenser Duty [kw] Useful Thermal Energy to [kw] District Heating Network Air-Cooled Condenser Duty 0.00 [kw] Turbine Pressure Ratio [-] Turbine Mass Flow [kg/s] Turbine Inlet Volumetric Flow [l/s] Turbine Outlet Volumetric Flow [l/s] Total Thermooil Mass Flow [kg/s] HT H/X Thermooil Inlet Volumetric Flow [m³/h] Biomass Consumption [kg/s] Biomass Heat Input (on LHV basis) [kw] Biomass Heat Input to % ORC Heat Input Conversion Efficiency BIOMASS SILO mass[kg/s] h[kj/kg] p[bar] t[ C] HT Thermal oil loop Turbine and Generator Air Cooled Economizer HT AIR Oil Boiler Economizer LT LT Thermal oil loop Recuperator DISTRICT HEATING Θερμοδυναμικό Διάγραμμα για ORC Θερμοδυναμικό Διάγραμμα για Κύκλο Ατμού 14

15 ΟΡΓΑΝΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ RANKINE ΑΧΥΡΟ 20% ΘΡΥΜΜΑΤΑ ΞΥΛΟΥ 80% ΑΠΟΘΗΚΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ 6,94 MW 100 % ΛΕΒΗΤΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΣΧΥΣ 4,9 MWth Β.Α. 70,64 % ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ 1 MWel Grants Β.Α. 14,4 % 10.9% ΑΠΩΛΕΙΕΣ 1,04 MW 14,96 % ΚΥΚΛΟΣ ΝΕΡΟΥ/ΑΤΜΟΥ ΑΧΥΡΟ 20% ΘΡΥΜΜΑΤΑ ΞΥΛΟΥ 80% ΑΠΟΘΗΚΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ 5,95 MW 100 % ΛΕΒΗΤΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΣΧΥΣ 4,31 MWth Β.Α. 72,35 % ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ 1 MWel Β.Α. 16,78 % Grants 10.9% ΑΠΩΛΕΙΕΣ 0,64 MW 10,87 % 15

16 Σύγκριση Κύκλου Νερού/Ατμού και ORC Επενδυτικοί Δείκτες Steam Cycle ORC NPV (χιλ. ) 313,30 639,28 IRR (%) 9,45% 11,64% Payback Period (years) 15,8 12,3 16

17 Αίτηση Χορήγησης Άδειας Σύνδεσης Σταθμού στο Δίκτυο Ηλεκτρικής Ενέργειας Υποβολή Φακέλου για Έγκριση Περιβαλλοντικών Όρων ΕΓΚΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΟΡΩΝ 17

18 ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΣΗΘ ΜΕ ΒΙΟΜΑΖΑ ΑΓΙΟΣ ΧΡΙΣΤΟΦΟΡΟΣ ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑ ΠΡΟΑΣΤΙΟ ΒΙΟΠΑ ΖΩΝΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ 18

19 ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΣΗΘ ΜΕ ΒΙΟΜΑΖΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΧΩΡΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ 19

20 Επίσκεψη σε σταθμούς Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού Θερμότητας (ΣΗΘ) με καύση Βιομάζα στην Γερμανία 12 και 13 Σεπτεμβρίου

21 Dettenhausen (Στουτγκάρδη), Biomass CHP plant 3,5 MWth thermal oil boiler and ORC unit 650 kwel. Nordrach (Στουτγκάρδη), Biomass CHP plant 4,9 MWth thermal oil boiler and ORC unit 800 kwel. Pfaffenhofen (Μόναχο), Biomass CHP plant 26,7 MWth steam boiler and electrical power of turbine 6,1 MWel. 21

22 Βασικό συμπέρασμα : οι σταθμοί ΣΗΘ με καύση βιομάζα και τεχνολογίες είτε Οργανικού Κύκλου Rankine (ORC) είτε Ατμού, διαθέτουν ώριμες τεχνολογίες και λειτουργούν με πολύ καλή αξιοπιστία τα τελευταία χρόνια. 22

23 ΠΡΟΚΗΡΥΞΗ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ ΓΙΑ ΥΠΟΒΟΛΗ ΜΗ ΔΕΣΜΕΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΦΟΡΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΜΗΘΕΙΑ ΒΙΟΜΑΖΑΣ τόνοι ξύλου σε μορφή θρυμματισμένων τεμαχιδίων (Wood Chips) και τόνοι αγροτικών υπολειμμάτων (άχυρο) σε μορφή μπάλας. Κατατέθηκαν 5 προσφορές. Α. Wood Chips: 1) tn/έτος προς 90 /tn 2) tn/έτος προς 95 /tn 3) κυβικά/έτος προς 40 /κυβικό Β. Αγροτικά υπολείμματα: 1) tn/έτος προς 75 /tn 2) tn/έτος προς 70 /tn 23

24 ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ ΕΠΕΝΔΥΣΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ JESSICA ΤΑΜΕΙΟ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (ΤΑΑ) ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Δεκέμβριος Υποβολή αίτησης χρηματοδότησης Συνολικό κόστος έργου ,00 ΕΤΗΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ MWHel Πηγή Χρηματοδότησης % επί του συνολικού κόστους Ποσό ΤΙΜΗ ΠΩΛΗΣΗΣ /MWHel 230,00 ΕΤΗΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ MWHth Χρηματοδότηση από ΤΑΑ 70% (επιτόκιο 3%) ,00 Ίδια Κεφάλαια 10% ,00 Τραπεζικός Δανεισμός 20% (επιτόκιο 8%) ,00 ΤΙΜΗ ΠΩΛΗΣΗΣ /MWHth 37,74 IRR 5,04% Payback Period 12,9 24

25 Παραγωγή Η/Ε από Βιομάζα - Νομοθεσία Τιμή Ενέργειας [ /MWh] Τιμή Ενέργειας [ /MWh] Χωρίς Ενίσχυση Τιμή Ενέργειας [ /MWh] Με Ενίσχυση Ν. 3468/ Ν.3851/ Ν.4254/ Σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ μικρότερη ή ίση από 1 MW. Με τον Νόμο 4254/2014 (ΦΕΚ 85/Α/ ) τροποποιήθηκε ο Νόμος 3468/2006 (όπως ίσχυε) όσον αφορά την τιμή πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα. 25

26 ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ ΕΠΕΝΔΥΣΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ JESSICA Μετά την μείωση της τιμής ηλεκτρικής ενέργειας από 230 /MWh σε 198 /MWh, κατέστη αναγκαία μία νέα τεχνικοοικονομική ανάλυση λόγω διαφοροποίησης των αποτελεσμάτων της αρχικής ανάλυσης της επένδυσης. Συνολικό κόστος έργου Πηγή Χρηματοδότησης Χρηματοδότηση από ΤΑΑ % επί του συνολικού κόστους ,00 Ποσό 70% (επιτόκιο 3%) ,00 Ίδια Κεφάλαια 10% ,00 ΕΤΗΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ MWHel ΤΙΜΗ ΠΩΛΗΣΗΣ /MWHel 180,00 ΕΤΗΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ MWHth ΤΙΜΗ ΠΩΛΗΣΗΣ /MWHth 48,00 IRR 13,18% Τραπεζικός Δανεισμός 20% (επιτόκιο 8%) ,00 Payback Period 8 Σύμφωνα με τα δεδομένα και τις παραδοχές των αναλύσεων το έργο κρίνεται βιώσιμο. 26

27 27 Η ωριμότητα και η αξιοπιστία της λειτουργίας των εγκαταστάσεων ΣΗΘ με βιομάζα σε συνδυασμό με την υιοθέτηση κατάλληλων οικονομικών και περιβαλλοντικών πολιτικών, μπορούν να καταστήσουν τις εγκαταστάσεις αυτές μέρος του παραγωγικού δυναμικού συστημάτων τηλεθέρμανσης είτε συνεισφέροντας στα κεντρικά συστήματα των πόλεων είτε σε αποκεντρωμένες τηλεθερμάνσεις οικισμών.

28 Σας ευχαριστώ! 28