CONECO-RACIOENERGIA 2011

CONECO-RACIOENERGIA 2011 Úspora energie kombinovanou výrobou elektriny a tepla Bratislava, 30.03.2011 Perspektívy výroby elektriny a biometánu v bioplynových staniciach Ing. Ján Matuský

ESI dôvod vzniku a ciele • • • •

Kto sme Čo chceme Aké máme ciele Aké vyvíjame aktivity

Ing. Ján Matuský

Obsah prednášky • • • • • •

Energetická bezpečnosť – definícia Nástroje a ciele energetickej bezpečnosti Bezpečnosť zásobovania Bezpečnosť energetickej sústavy Úloha OZE pre energetickú bezpečnosť Energetická bezpečnosť EÚ a SR

Ing. Ján Matuský

Význam energetickej bezpečnosti • Čo to je „energetická bezpečnosť? • Ciele energetickej bezpečnosti • Aká je jej cena?

Ing. Ján Matuský

Energetická bezpečnosť • Definícia: Energetická bezpečnosť je schopnosť energetickej sústavy opakovane dodávať energie v požadovanom objeme, v požadovanom čase, v požadovanej alebo určenej kvalite a za spravodlivé ceny.

Ing. Ján Matuský

Nástroje a ciele energetickej bezpečnosti • Ciele: Zabezpečenie dostatku primárnych i sekundárnych energií a vytvorenie podmienok pre ich nepretržitú dodávku spotrebiteľom v požadovanej alebo určenej kvalite a za najlepšie dosiahnuteľné ceny energetickou sústavou. • Nástroje: Nástrojmi sú opatrenia prijaté trhovými silami v kombinácii s regulačnými opatreniami prijatými orgánmi EÚ a vládou SR Ing. Ján Matuský

Ciele energetickej bezpečnosti

• Dostatok zdrojov • Bezpečnosť dodávky • Cena dodávky

Ing. Ján Matuský

Dostatok zdrojov • • • •

SR je závislá na dovoze energonosičov: 100% uránu pre atómové elektrárne 99% ropy 97% zemného plynu 80% uhlia. SR je závislá na dovoze energonosičov z Ruska.

Ing. Ján Matuský

Bezpečnosť dodávky • • • • • • •

Riziká vonkajšie: Obmedzenie dodávok pre nedostatok zdrojov a malý objem investícií producentov Zlyhanie obchodných vzťahov Technické zlyhanie dopravných ciest Klimatické zmeny a prírodné katastrofy Riziká teroristických útokov Politické riziká Riziká vnútorné: Technické zlyhanie energetickej sústavy Ing. Ján Matuský

Cena dodávky • Nákladné opatrenia - zásobníky plynu - prečerpávacie vodné elektrárne - prepájanie energetických sústav - výroba elektriny a tepla z obnoviteľných zdrojov - výroba biometánu • Dôsledky - nárast ceny služieb energetickej sústavy - nárast ceny energií Ing. Ján Matuský

Sú OZE riešením energetickej bezpečnosti? • Vyššie využitie OZE zvýši bezpečnosť, lebo zdroje sú domáce a stále obnovované • OZE môžu tvoriť len doplnok veľkej energetiky • Tlak na objem podporných služieb • Využitie odpadnej poľnohospodárskej biomasy • Vyššie využitie komunálneho odpadu • Decentralizovaná výroba • Zníženie strát v energetických sieťach • Všetky OZE zvyšujú nezávislosť na dovoze energonosičov • Niektoré však významne zvyšujú nároky na elektrizačnú sústavu a tlačia na ceny elektriny • Bioplynové stanice vytvárajú nízky tlak na elektrizačnú sústavu a ceny elekriny Ing. Ján Matuský

Elektrina, teplo a biometán z BPS • Bioplyn je produktom látkovej výmeny metánových baktérií, ktoré bez prístupu vzduchu (anaeróbny proces) rozkladajú organickú hmotu. Obsah metánu v bioplyne je v rozpätí 50 75 %. • Pri výrobe bioplynu (tzv. anaeróbny rozklad) dochádza ku štiepeniu zložených organických materiálov na jednoduché neorganické látky a plyn. Biomasa + baktérie = Bioplyn (CH4, CO2, ....) + živiny (N,P,K, S, ...)

Ing. Ján Matuský

Ciele budovania bioplynových elektrární • Výroba bioplynu, elektrickej energie a tepla alebo biometánu. • Hygienizácia maštaľného hnoja a hnojovice. • Zužitkovanie trávnej senáže a odpadnej poľnohospodárskej biomasy. • Zužitkovanie odpadov z potravinárskeho priemyslu a kafilérií, biologického komunálneho a domového odpadu. • Ekológia - ochrana vôd a ovzdušia (zníženie emisií čpavku a metánu). • Produkcia kvalitného organického hnojiva. • Stabilizácia podnikania v agrosektore. • Zvýšenie energetickej nezávislosti a bezpečnosti dodávok energií; decentralizácia výroby energií. Ing. Ján Matuský

Technologický proces produkcie bioplynu • Biomasa, najčastejšie kukuričná siláž sa uskladňuje posekaná v žľaboch alebo vo vakoch. • Biomasa sa vloží do dávkovacieho zariadenia, kde sa rozomelie na homogénnu hmotu a odkiaľ sa dodáva do fermentora, ktorý môže byť horizontálny alebo vertikálny. • Po vložení do vzduchotesnej fermentačnej nádoby sa biomasa premieša s procesnou vodou, zohrieva sa a mieša. Začína produkcia bioplynu. • Pri jednostupňovej fermentácii biomasa prechádza do koncového skladu ako bio hnojivo. • Pri dvojstupňovej fermentácii prechádza do sekundárneho fermentora a odtiaľ do koncového skladu Ing. Ján Matuský

Využitie bioplynu • Vyrobený bioplyn sa odvodní, odsíri, ochladí a uskladní v zásobníku. • Potom sa ako palivo privedie do spaľovacieho motora, ktorý otáča generátorom a ten produkuje elektrinu. • Spaľovací motor produkuje teplo v približne rovnakom objeme ako elektrinu. Teplo má rovnaké využitie ako teplo z teplárne. • Ak nie je odberateľ produkovaného tepla, teplo je možné premeniť na elektrinu v termogenerátore s účinnosťou cca 20%. • Bioplyn je alternatívne možné vyčistiť na úroveň zemného plynu a ako biometán ho dodávať bežnou plynovodnou sústavou spotrebiteľom. Ing. Ján Matuský

Usporiadanie bioplynovej elektrárne - schéma

Ing. Ján Matuský

Usporiadanie bioplynovej elektrárne - skutočnosť

Ing. Ján Matuský

Procesná schéma BPE

Page 18

Theme Date Department

Postup •Pri výkone 1 MWe denne 50-70 t biomasy •Homogenizácia (rozomletie biomasy a premiešanie s procesnou vodou) •Hygienizácia (ak bol použitý živočíšny odpad) •Potom ohrev a presun do fermentačnej nádoby •Biomasa je stále premiešavaná a prechádza z primárneho do sekundárneho fermentora •Vyfermentovaný materiál odchádza do zásobníka •Časť tekutej frakcie – procesná voda sa vracia späť •Bioplyn sa sústreďuje v zásobníku •Spaľuje sa v motore s výstupom 45% elektriny, 55% tepla •Alebo sa očistí na biometán a cez distribučnú sústavu zemného plynu sa dopraví spotrebiteľom Ing. Ján Matuský

Koľko môžeme vyrobiť bioplynu alebo biometánu ? • Bioplynová stanica o elektrickom výkone 1 MW pri 8160 hodinách prevádzky potrebuje za rok 3 672 000 m³ bioplynu • Pri výťažnosti 220 m³ bioplynu z jednej tony kukuričnej siláže potrebuje ročne 16 690 ton kukuričnej siláže • Pri priemernej úrode 40 ton kukurice na siláž na jeden hektár potrebuje jedna bioplynka osiať 417 hektárov • Slovensko má viac ako 1,5 milióna hektárov ornej pôdy • Na potravinovú bezpečnosť stačí 900 tisíc ha ornej pôdy • Na zvyšných 600 tisíc ha je možné dopestovať 24 000 000 ton kukurice • Z 24 000 000 ton kukurice na siláž sa dá vyrobiť 5 280 000 000 m³ bioplynu čo stačí pre celoročnú prevádzku 1 438 bioplynových staníc Ing. Ján Matuský

Čo môžeme vyrobiť z tohto bioplynu? • Pri spaľovaní v kogeneračnej jednotke vyrobí jedna BPS za rok 8.160 MWh elektriny a 8 568 MWh tepla • Po odrátaní vlastnej spotreby 1 438 bioplynových staníc môže dodať do elektrizačnej sústavy 11 147 376 MWh elektriny za rok čo predstavuje cca 1/3 ročnej spotreby elektriny na Slovensku • Pri obsahu metánu v bioplyne cca 60% z ročnej produkcie jednej BPS 3 672 000 m³ bioplynu môžeme vyrobiť 2 203 200 m³ biometánu • Potom 1 438 bioplynových staníc môže dodať do plynovodnej sústavy 3 168 000 000 m³ biometánu za rok, čo predstavuje pokrytie viac ako 50% celkovej spotreby zemného plynu v SR/r Ing. Ján Matuský

Je to dosiahnuteľné? A za akých podmienok? • • • • • • • • •

Cieľ je dosiahnuteľný, no musia byť splnené aspoň tieto podmienky: Vyššie využitie energie bioplynu pri jeho spaľovaní Zvýšiť podiel odpadnej poľnohospodárskej biomasy Využívať biomasu v komunálnom odpade Náklady na výrobu elektriny alebo biometánu z bioplynu sa musia priblížiť trhovým cenám elektriny a zemného plynu Zmeniť definíciu OZE aby pokrývala aj ľuďmi opakovane produkované tovary, ktoré sa stávajú odpadmi Napríklad z plastov a pneumatík je možné vyrábať tzv. syntetické oleje, použiteľné na výrobu elektriny a tepla Musí platiť: energetický output je väčší ako energetický input Spotrebitelia musia akceptovať vyššie ceny energií z OZE

Ing. Ján Matuský

Perspektívy výroby bioplynu a biometánu • SR musí zvýšiť podiel energií z OZE • Je to strategický i bezpečnostný cieľ • Legislatíva vytvára základné podmienky pre rozvoj výroby bioplynu a biometánu • Podpora výroby výkupom elektriny z bioplynu a biometánu • Pri výrobe elektriny z bioplynu nedostatok pripojovacích kapacít distribučnej sústavy a nízke využitie tepla • Pri výrobe biometánu nutnosť hľadať si odberateľa a dohodnúť sa s ním na cene za biometán • Pri náraste objeme biometánu konflikt so zemným plynom nakúpeným na základe dlhodobej „take or pay“ zmluvy • Energie z bioplynu a biometánu tlačia na nárast cien energií Ing. Ján Matuský

Predpoklady a obmedzenia • Podporné opatrenia Zákon o OZE a KVET č. 309/2009 v znení noviel Výnos URSO o regulácii cien elektriny z OZE a KVET Záujem investorov

• Obmedzujúce stavy a opatrenia Neúplná legislatíva a jej časté zmeny Sprísnenie podmienok pre výrobu elektriny z bioplynu Nedostatočné kapacity distribučných sústav pre pripojenie nových zdrojov Administratívna náročnosť realizácie investičného zámeru Ing. Ján Matuský

Prínos BPS • • • • • • • • •

Výstavba BPS stabilizuje obchodnú bilanciu štátu Výstavba BPS stabilizuje podnikanie v agrosektore Využitie komunálneho a bio odpadu Zníženie produkcie skleníkových plynov ekologickou likvidáciou maštaľného hnoja Výroba elektriny a tepla z biomasy a bioplynu je stabilná a nevyžaduje nárast objemu podporných služieb Decentralizácia výroby elektriny – zníženie nákladov na distribúciu Zvýšenie zamestnanosti na vidieku Odolnosť voči výpadkom dodávok plynu zo zahraničia Posilnenie stability energetickej sústavy ako celku Ing. Ján Matuský

Záver Nečakajme na to, čo kto spraví pre to, aby sme mali vždy dostatok energií za dobré ceny. Snažme sa sami. Zbytočne nesvieťme, kupujme úsporné spotrebiče, zatepľujme a robme všetko preto, aby sme platili za energie čo najmenej. Potom aj vyššia cena energií z OZE významne nezvýši naše náklady. To môže každý a ak to bude robiť každý budeme menej počuť o dopade nárastu cien energií a o slabej energetickej bezpečnosti a problémoch pri jej zaistení. Ďakujem za pozornosť. [email protected]

Ing. Ján Matuský