Konferencia ENEF 2012 Banská Bystrica
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP
dátum: 17.10. 2012 autor: Ing. Alena HOLBOJOVÁ e-mail:
[email protected]
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP
Obsah prezentácie: • Kogenerácia a trigenerácia všeobecne • Prehľad prevádzkovaných kogeneračných jednotiek • Zdroj kombinovanej výroby elektriny a tepla – KVET • Prehľad prevádzkovaných absorpčných zariadení • Orientačný plán areálu SPP • Energetické centrum SPP • Dispečing Energetického centra • Komfort a tepelná pohoda • Prehľad prevádzky KGJ a výroby elektriny • Bilancia prevádzky KVET • Trigenerácia sa osvedčila
2
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP KOGENERÁCIA A TRIGENERÁCIA VŠEOBECNE
Kogenerácia je kombinovaná výroba elektrickej energie a tepla v jednom zariadení – kogeneračnej jednotke (KGJ) alebo kogeneračnej elektrárni. Základným prvkom kogeneračných jednotiek v SPP je plynový spaľovací motor, ktorý poháňa generátor produkujúci elektrinu. Palivom motora je zemný plyn. Chladením motora, oleja a spalín sa získava teplo. Kogeneračné jednotky pracujú nezávisle na distribučnej sieti elektrickej energie, ale vyrobenú elektrinu môžu do nej dodávať. Plnia aj funkciu záložného zdroja. Kombinovaná výroba elektriny a tepla (KVET) je energeticky efektívnym a v posledných rokoch i legislatívne podporovaným spôsobom premeny energie.
Trigenerácia je kombinovaná výroba elektrickej energie, tepla a chladu. Ide o spojenie kogeneračnej jednotky a absorpčnej chladiacej jednotky, ktorá časť tepla vyrobeného v kogeneračnej jednotke premieňa na chlad. Ten sa následne využíva na klimatizovanie budov. Ak kogeneráciu povýšime na trigeneráciu, potom teplo ako vedľajší produkt výroby elektrickej energie kogeneráciou je možné efektívne využívať nielen počas vykurovacej sezóny. V letnom období sa teplo využije na výrobu chladu pre klimatizovanie priestorov. Zvyčajne sa trigenerácia využíva ako súčasť technologického celku v priemysle. Prevádzkovanie trigenerácie v SPP je preto ojedinelým príkladom v rámci SR. 3
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP PREHĽAD ZDROJOV KVET Úvahy využívať kogeneračné jednotky v areáli SPP v Bratislave na Mlynských nivách vznikli ešte v 90-tych rokoch. Dôvodom bolo zabezpečiť dostatok elektrickej energie pre stále sa rozrastajúci areál, keďže distribučná sústava bola vtedy v oblasti Mlynských nív úplne vyťažená. Prvé inštalované zariadenia so sumárnym výkonom 1 MWe sa pôvodne mali využívať na výrobu elektriny pre vlastnú spotrebu areálu a výrobu tepla pre vykurovanie objektov, ako aj prípravu teplej úžitkovej vody. Kogeneračné jednotky postupne pribúdali s rozširovaním areálu o nové objekty a rekonštrukciou budov a ich technologického vybavenia. Trigenerácia SPP: prehľad zariadení v zdroji KVET v Bratislave Spaľovací motor na zemný plyn Por.č.
Menovitý výkon elektrický
Menovitý výkon tepelný
kWe
kWt
Rok začatia prevádzky jednotlivých kogeneračných jednotiek Kolaudácia v roku
Rekonštrukcia v roku
Povolenie prevádzky
1
8 valec Waukesha
312
450
1999
1999
2
8 valec Waukesha
312
450
1999
1999
3
12 valec Waukesha
520
735
4
12 valec Waukesha
520
735
2004
2004
5
16 valec Waukesha
698
980
2009
2009
2 362
3 350
Výkon KVET spolu:
2009 2010
2010
4
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP PREHĽAD ZDROJOV KVET
Zdroje kombinovanej výroby elektriny a tepla - KVET Č.3: 520 kWe
Č.2: 312 kWe
Č.4.: 520 kWe
Č.1: 312 kWe
Č.5: 698 kWe 5
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP PREHĽAD ABSORPČNÝCH ZDROJOV
Pre využívanie trigenerácie sa SPP rozhodol hneď v prvom roku prevádzky KVET, kedy letná prevádzka kogeneračných jednotiek ukázala problém. Vyrobené teplo nebolo možné celkom spotrebovať. Preto sa začali budovať aj absorpčné chladiace zariadenia pre časť administratívnych budov. Kolaudácia prvých zariadení, ktoré začali klimatizovať kancelárske priestory, bola v roku 1999. Najskôr to bolo iba vo dvoch budovách. Aktuálne trigenerácia v SPP pripravuje teplo a chlad pre sedem administratívnych budov.
Prehľad absorpčných chladiacich zariadení v SPP
Názov
Výkon v kW
1
TRANE
2
YORK
1 000
3
CARRIER
1 200
4
TRANE
5
YAZAKI
6
YORK
SPOLU
Pre objekt
Umiestnenie ACHZ
AB 1, AB 2, AB 3, AB 6, AB 7
v Energetickom centre
580
450 AB 1 55 Centrály archív 800 AB 5
AB 1 Centrály archív AB 5
4 085
6
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP PREHĽAD ABSORPČNÝCH ZDROJOV
Č.1: TRANE
Č.2: YORK
Č.6: YORK
Č.3: CARRIER 7
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP ENERGETICKÉ CENTRUM SPP Všetky kogeneračné jednotky boli pri rekonštrukcii inštalované v novovybudovanom Energetickom centre SPP, kde sú umiestnené aj 3 najväčšie absorpčné chladiace zariadenia, ktoré zabezpečujú výrobu chladu pre 5 objektov AB v areáli. Zvyšné objekty majú inštalované chladiace zariadenia v mieste spotreby (na streche budov), pričom je teplo pre ne privedené z Energetického centra (EC).
8
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP ORIENTAČNÝ PLÁNU AREÁLU SPP V súčasnosti sa pripravuje teplo a chlad pre 7 administratívnych budov s celkovou plochou cca 46 tis. m2. Požiadavka areálu na elektrický výkon je cca 1 200 kW.
4
EC
5
2
1
7 3 6
9
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP DISPEČING ENERGETICKÉHO CENTRA
10
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP KOMFORT A TEPELNÁ POHODA
Problém s prevádzkovaním zdroja kombinovanej výroby elektriny a tepla v prechodnom období roka, kedy bola výroba elektriny limitovaná spotrebou tepla na jar a spotrebou chladu na jeseň, sa podarilo vyriešiť inštaláciou dvojokruhových vykurovacích telies (fan-coilov). Tie umožňujú spotrebiteľovi využívať vykurovanie napríklad na severnej strane budovy a zároveň inému spotrebiteľovi klimatizovanie priestorov na južnej strane budovy, prípadne vykurovanie v ranných hodinách a jeho chladenie popoludní. Vykurovacie jednotky a chladiace jednotky v jednom sú umiestnené pod oknami kancelárií na mieste pôvodných radiátorov. Vďaka tomu, že ide o dvojokruhové zariadenia, umožňujú skĺbiť požiadavku na vykurovanie a chladenie tak, že poskytujú užívateľom maximálnu mieru komfortu.
11
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP PREHĽAD PREVÁDZKOVÝCH MOTOHODÍN KGJ O tom, že nie je nutné obmedzovať prevádzku KVET svedčí počet prevádzkových hodín za rok. V roku 2011 boli na úrovni 35 083 hod., v priemere na jedno z piatich zariadení je to 7 017 hod. Najväčší počet 8 272 hod. bola v prevádzke KGJ č.4 a najmenší počet 3 998 hod. bola v prevádzke najstaršia KGJ č.2. Prehľad prevádzky motohod.
výroba el. (kWh)
1998
7 670
1 633 859
1999
15 043
3 872 217
2000
19 649
5 503 320
2001
22 559
6 475 723
2002
24 244
7 046 971
2003
24 635
7 302 938
2004
23 282
7 525 299
2005
25 630
8 709 051
2006
25 886
8 830 151
2007
26 197
8 805 900
2008
24 734
7 881 815
2009
31 781
11 992 031
2010
36 341
14 112 457
2011
35 083
14 471 322
celkom 342 734
114 163 054
Výroba elektriny SPP
16 000 000 14 000 000 12 000 000 10 000 000 kWh
8 000 000 6 000 000 4 000 000 2 000 000 0 1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
roky
12
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP PREHĽAD PREVÁDZKOVANIA KVET Vyhodnotenie prevádzky KVET SPP Počet prevádzkových hodín spolu Spotreba zemného plynu Vyrobené teplo Výroba elektriny Nákup elektriny pre areál Predaj elektriny Množstvo elektriny s nárokom na doplatok Predaj tepla Náklady na servis Náklady na zemný plyn Náklady na TPS a tarifa za poskytovanie systémových služieb a JF Priemerná cena vyrobenej elektriny schválená ÚRSO Cena tepla schválená ÚRSO – variabilná zložka Cena tepla schválená ÚRSO – fixná zložka Cena elektriny – výkup PDS na straty v sústave Cena doplatku – nárok od PDS za vysokú účinnosť zdroja Úspora pri spotrebe vlastnej elektriny oproti nákupu Úspora pri spotrebe chladu vyrobeného v ACHZ oproti kompresorovému systému Celkové výnosy z predaja energií a doplatku
m.j. hod m3 MWh MWh MWh MWh MWh MWh € € € €/MWh €/MWh €/kW €/MWh €/MWh
2010 36 341 4 424 591 21 840 14 112 9,1 7 959 13 901 725 201 144 1 392 459 28 342
2011 35 083 4 489 608 22 206 14 471 4,3 8 645 13 842 605 208 067 1 706 668 52 694
81,805 49,00 150,5837 55,40 26,21
81,805 47,80 150,5847 54,80 26,80
€ €
466 550 290 227
448 140 282 926
€
860 200
893 363
13
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP TRIGENERÁCIA SA OSVEDČILA Výsledky systému trigenerácie za roky prevádzky potvrdzujú, že rozhodnutie investovať do projektu inštalácie kogeneračných jednotiek s využitím výroby elektriny pre vlastnú spotrebu objektov v areáli a výrobu tepla na vykurovanie, prípravu TÚV a chladu bolo správne. Podľa vyhlášky MH SR č. 599/2009 bola v roku 2011: • účinnosť KVET 85,23 %, • úspora primárnej energie 20,12 %.
Vyhodnotenie účinnosti výroby elektriny a tepla a vyhodnotenie úspory primárnych zdrojov zaraďujú zdroj SPP medzi vysokoúčinné zdroje KVET s právom na doplatok v zmysle zákona č. 309 z r. 2009. 14
SKÚSENOSTI Z PREVÁDZKY TRIGENERÁCIE V SPP TRIGENERÁCIA SA OSVEDČILA
S odstupom času možno povedať, že inštalácia absorpčného chladiaceho systému, ktorý využíva teplo vyrobené kogeneračnými zariadeniami, bolo najvhodnejším rozhodnutím pre zvýšenie efektívnosti zdroja KVET v areáli SPP na Mlynských nivách v Bratislave. V súčasnosti sa neplánuje zdroj KVET rozširovať o ďalšie kogeneračné jednotky, pretože elektrický príkon areálu plne pokrývajú. Vlastná spotreba areálu je 99 % z výroby elektriny a len 1 % spotreby sa nakupuje (iba pri odstávkach zdroja KVET). Do distribučnej sústavy PDS ZSE Distribúcia sa dodáva na pokrytie strát v sústave cca 60 % prebytočnej elektriny z celkovej výroby elektriny. Objem výroby tepla a chladu tak isto plne pokryje spotrebu v objektoch areálu. Dôkazom je skutočnosť, že v kotolni, ktorá slúži ako rezervný zdroj tepla pri odstávke KVET, sa v uplynulých dvoch rokoch vyrobilo len 0,5 % spotrebovaných MWh tepla pre vykurovanie, alebo výrobu chladu v porovnaní s celkovým objemom výroby v trigeneračnom zdroji.
15
ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ
dátum: 17.10.2012 autor: Ing. Alena HOLBOJOVÁ e-mail:
[email protected]
16
