TECHNOLOGIE 21. STOLETÍ Ekologická transformace komunálního a jiného typu odpadu na energetické a materiálové využití na bázi plazmové technologie společnosti Westinghouse Plasma Corporation
PGP Terminal, a.s. je od roku 2012 výhradním zástupcem společnosti Westinghouse Plasma Corporation a držitelem licenčních práv pro aplikaci této technologie pro oblast České republiky a Slovenska. Jejím cílem je vybudování zařízení na energetické nebo materiálové využití komunálního odpadu prostřednictvím využití technologie plazmového zplyňování na území České republiky a Slovenska. Hlubinská 917/20 702 00 Ostrava-Moravská Ostrava Tel: +420 597 488 188 E-mail:
[email protected] www.pgpt.cz
AlterNRG je veřejně obchodovatelná společnost v oboru alternativní energie, která nabízí prostřednictvím plazmového zplyňování nové řešení pro získávání čisté energie. Její vizí je komerčně využívat nové technologie prostřednictvím realizace ekologicky udržitelných a ekonomicky životaschopných projektů využívajících alternativní energetické zdroje. Společnost nabízí a prodává technologii plazmového zplyňování vyvinutou Westinghouse Plasma Corporation.
Ústředí firmy: Calgary (Canada) 215, 4000 - 4th Street SE Calgary, Alberta T2G 2W3 Tel: +403.806.3875 www.alternrg.com
Westinghouse Plasma Corporation (WPC) je dceřinou společností AlterNRG. Společnost je světovým lídrem v oblasti technologie plazmového zplyňování různých typů odpadů. Cílem společnosti je poskytnout technologickou platformu vedoucí k přeměně odpadu na čistou energii, jakou představuje například elektrická energie, syntetický plyn nebo ethanol. Plazmové zplyňování odpadu od společnosti WPC představuje osvědčené inovativní řešení šetrné k životnímu prostředí, které je komerčně využíváno od roku 2002. Plasma Center P.O.Box 410 I-70 Exit 54, Waltz Mill Site Medison, PA 15663 Tel:+724.722.7053 www.westinghouse-plasma.com
PLAZMOVÉ
ZPLYŇOVÁNÍ ODPADU UDRŽITELNÝ ZDROJ ENERGIE, KTERÝ POMÁHÁ UTVÁŘET ROVNOVÁHU MEZI ENERGETICKOU POTŘEBOU A PŘÍRODOU
25 kg
Elektřina 25 kg = 25 kWh
10 MJ/kg
Komunální odpad Teplo 25 kg = 6 m3 ZP
Palivo 25 kg = 5,5 l
Blokové schéma O2
Koks Přísa dy
Zásobník
Drtič
Chlazení s využitím tepla
Dávkování
Čištění plynu (kovy, PZL)
Čištění plynu (TZL)
Kompresor
Plynová turbína
Spalinový kotel ČOV
Parní kotel
Chladí cí věže Pomocné provozy
Granulace
Expedice vitrifikátu
Materiálové využití
Výroba paliva
Energetické zhodnocení
Zplyňování •
•
Působením vysoké teploty dochází k rozkladu organických složek odpadu na základní složky vodík a oxid uhelnatý. Ty tvoří energetický bohatý syntetický plyn. Anorganické složky komunálního odpadu které tvoří okolo 30% vsázky jsou vysokou teplotou v okolí plazmových hořáků přeměněny ve sklovitou inertní strusku.
Čištění plynu
•
Surový syntetický plyn je šokově ochlazen (prevence vzniku dioxinů) a následně zbaven zbytkových pevných i plynných příměsí.
Produkty • Syntetický plyn
CO
30%
H2
1%
CO2
24%
N2
9%
CH4,…
2%
H2O
32%
Ar
1%
Ostatní
1%
• Vitrifikát
Emise do ovzduší Limity pro novou spalovnu dle Vyhlášky č. 415/2012 Sb .– půlhodinový průměr
Emise dosažitelné aplikací nejlepší dostupné techniky (BAT) – půlhodinový průměr
Plazmový reaktor + kombinovaný cyklus
30 mg/m3
1-20 mg/m3
4 mg/m3
0,1 ng TEQ/m3
0,01-0,1 ng TEQ/m3
méně jak 0,001 ng TEQ/m3
Oxid siřičitý (SO2)
200 mg/m3
1-150 mg/m3
3 mg/m3
Oxidy dusíku (NOx)
400 mg/m3
30-350 mg/m3
72 mg/m3
Chlorovodík (HCl)
60 mg/m3
1-50 mg/m3
9 mg/m3
Oxid uhelnatý (CO)
100 mg/m3
5-100 mg/m3
23 mg/m3
Rtuť (Hg)
0,05 mg/m3
0,001-0,003 mg/m3
0,001 mg/m3
Emise do ovzduší
Tuhé znečišťující látky (TZL)
Dioxiny a furany (PCDD/F)
Vitrifikát jednotka
Detekční hranice dané metody
Průměrná měřená hodnota strusky
Limit podle JLT-46
Limit pro interní odpad dle Vyhlášky č. 294/2005 Sb.
Arzen
mg/l
0,001
<0,001
0,01
0,05
Kadmium
mg/l
0,001
<0,001
0,01
0,004
Chrom (VI)
mg/l
0,005
<0,005
0,05
-
Olovo
mg/l
0,001
<0,001
0,01
0,05
Rtuť
mg/l
0,0001
<0,0001
0,005
0,001
Selen
mg/l
0,001
<0,001
0,01
0,01
Poznámka: Test JLT-46 byl proveden v laboratořích společností Shimadzu Techno Research, Inc., Kyoto, Japonsko, a to na vzorcích ze závodu Mihama-Mikata
Tři standardní velikosti Dimensions
Capacity (tpd) Gasifier Model
(meters)
Feedstock Air Blown
MSW
Oxygen Blown
Low
High
Low
High
540
620
1000
1000
G65 Haz Waste
430
720
830
1000
MSW
120
140
240
290
W15 Haz Waste
100
160
190
300
MSW
40
50
80
100
Haz Waste
30
50
60
100
P5
Syngas Produced (Nm3/hr) Top Dia.
Bottom Dia.
Vessel Height
65,000
9
4
24
15,000
6
2.5
15
5,000
4
2
10
Výrobní kapacita 73 000 t hnědého uhlí 29 mil. m3 zemního plynu Gasifier Model
Capacity (tpd of MSW)
Syngas Produced (NM3/hr)
Syngas Chemical Energy, HHV (GJ/yr)
Combined Cycle Power Plant (MW gross/net)
G65
1000
65 000
4 100 000
58 / 39
W15
290
15 000
976 000
14 / 9
P5
100
5 000
323 000
4.5 / 3
Legislativa •
Směrnice 2010/75/EU o průmyslových emisích v článku 3 odst. 40) definuje: „zařízením na spalování odpadu“ stacionární nebo mobilní technická jednotka a zařízení určené k tepelnému zpracování odpadů, s využitím tepla vzniklého spalováním nebo bez něho, prostřednictvím spalování oxidací odpadu a dalšími způsoby tepelného zpracování, jako jsou pyrolýza, zplynování nebo plazmové procesy, pokud jsou látky tímto zpracováním vzniklé následně spáleny;
•
A v odst. 41) definuje: „zařízením na spoluspalování odpadu“ stacionární nebo mobilní technická jednotka, jejímž hlavním účelem je výroba energie nebo hmotných produktů a která využívá odpad jako normální nebo přídavné palivo nebo ve které je odpad tepelně zpracován za účelem jeho odstranění prostřednictvím spalování oxidací odpadu a dalšími způsoby tepelného zpracování, jako jsou pyrolýza, zplynování nebo plazmové procesy, pokud jsou látky tímto zpracováním vzniklé následně spáleny;
•
Zákon č. 201/2012 Sb. §2 písm. o): „tepelným zpracováním odpadu oxidace odpadu nebo jeho zpracování jiným termickým procesem, včetně spalování vzniklých látek, pokud by tím mohlo dojít k vyšší úrovni znečišťování oproti spálení odpovídajícího množství zemního plynu o stejném energetickém obsahu“
•
ROZSUDEK SOUDNÍHO DVORA: Řízení zahájené na návrh Lahti Energia Oy ve věci |C209/09 o o
•
•
musí být plynový generátor, jehož účelem je získat tepelným zpracováním odpadu výrobky v plynném skupenství, v tomto případě vyčištěný plyn, kvalifikován jako ,spoluspalovací zařízení‘ ve smyslu čl. 3 [odst.] 5 směrnice 2000/76; elektrárna, která používá jako přídavné palivo, náhradou za fosilní paliva převážně užívaná při její výrobní činnosti, vyčištěný plyn získaný spoluspalováním odpadu v plynovém generátoru, nespadá do oblasti působnosti této směrnice.“
Směrnice o odpadech 2008/98/ES, příloha II způsoby využívání: R 3 Recyklace nebo zpětné získávání organických látek, které se nepoužívají jako rozpouštědla (včetně kompostování a dalších biologických transformačních procesů) ** ** Zahrnuje rovněž zplyňování a pyrolýzu s využitím složek jako jsou chemické látky.)
O2
Koks Přísa dy
Odpad
Granulace
Expedice vitrifikátu
Legislativa •
Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší o
•
Zákon č.165/2012 Sb. o podporovaných zdrojích energie o o
•
§2 písm. L): palivem spalitelný materiál v pevném, kapalném nebo plynném skupenství, určený jeho výrobcem ke spalování za účelem uvolnění energetického obsahu tohoto materiálu,
§ 2 e) biometanem upravený bioplyn srovnatelný kvalitou a čistotou se zemním plynem, který je po vstupu do přepravní nebo distribuční soustavy považován za zemní plyn § 2 f) druhotnými zdroji využitelné energetické zdroje, jejichž energetický potenciál vzniká jako vedlejší produkt při přeměně a konečné spotřebě energie, při uvolňování z bituminozních hornin včetně degazačního a důlního plynu nebo při energetickém využívání nebo odstraňování odpadů a náhradních paliv vyrobených na bázi odpadů nebo při jiné hospodářské činnosti,
Vyhláška č. 477/2012 Sb., o stanovení druhů a parametrů podporovaných obnovitelných zdrojů pro výrobu elektřiny, tepla nebo biometanu a o stanovení a uchovávání dokumentů o
§ 5 Biologicky rozložitelná část nevytříděného komunálního odpadu: Pokud výrobce energie neprokáže skutečný podíl biologicky rozložitelné části nevytříděného komunálního odpadu na jeho celkovém energetickém obsahu, je podíl biologicky rozložitelné části nevytříděného komunálního odpadu na jeho celkovém energetickém obsahu 60 %. Zbývající podíl 40 % tvoří biologicky nerozložitelná část.
Chlazení s využitím tepla
Čištění plynu (TZL)
ČOV
Chladí cí věže Pomocné provozy
Čištění plynu (kovy, PZL)
BREF – Spalování odpadu •
Bref je z roku 2006 a plazmové technologie zde ještě nejsou příliš popisovány
• •
Kap. 2.3.5.10 Plazmové technologie: …v těchto podmínkách se nebezpečné znečišťující látky, jako např. PCB, dioxiny, furany, pesticidy atd., při vstřikování do plazmy rozbíjejí na atomické složky. Proces je využíván k úpravě organických látek, PCB a HCB (hexachlorbenzen). V kapitole 4.6.9 je plazmové zplyňování uváděno jako BAT pro zpracování ložového popele. Environmentálním přínosem je stabilní zbytek, který může být ihned recyklován jako struska. Dále se uvádí významné snížení hladiny PCDD/F v upraveném popeli. Pro plazmatický rozklad popílku ze spalovny TKO jsou zaznamenány následující vstupy PCDD/F a emisí.
•
• •
o o o o
Vstup popele Výstup strusky Výstup popílku Výstup spalin
50 ngTEQ/g < 0,001 ngTEQ/g < 0,005 ngTEQ/g < 0,05 ngTEQ/g
Zplyňování NENÍ Spalování
Technologické aspekty Plazmové zplyňování
Surovinová flexibilita
Výroba paliva
Schopnost kombinovaného zpracování surovin jako např. • Komunální odpad • Biomasa (dřevní odpad) • Průmyslový odpad • Ostatní odpad podobný komunálnímu • Nebezpečný odpad • Pneumatiky
• Syngas (oxid uhelnatý a vodík) • Syngas může být skladován nebo transportován pro další použití
• • • Uplatnění • koncových produktů • • • • Vedlejší produkty
Náhrada zemního plynu nebo topného oleje Výroba elektřiny v parním cyklu Výroba elektřiny v paroplynovém cyklu Dodávka procesní páry Kapalné palivo (ethanol) Vodík Separované kovy, apod. Inertní nevyluhovatelná sklovitá struska použitelná ve stavebnictví nebo při výrobě izolace (rockwool) • Částice zachycené při čištění plynu jsou recyklovatelné
Spalování
Komunální odpad nebo ostatní běžné typy odpadů.
• Teplo • Teplo, resp. pára musí být použita k výrobě elektřiny na místě
• Výroba elektřiny v parním cyklu • Dodávka procesní páry
• Popílek a kaly z čištění spalin klasifikované jako nebezpečný odpad • Popel (škvára) s nebezpečnými vlastnostmi
Energetická účinnost • Zplyňováním se z odpadu získá mnohem více energie při nižších emisích do ovzduší! * * http://www.window.state.tx.us/specialrpt/energy/renewable/municipal.php
Odpadová pyramida Předcházení vzniku Podpora technologie WPC v souvislosti s legislativními změnami v rámci novelizace odpadového zákona ČR – přechod od skládkování k materiálovému a energetickému zhodnocování komunálního odpadu
Opětovné použití Recyklace Jiné využití (energetické) Odstra nění
Výhody - souhrn • Výrazně vyšší energetická účinnost technologie WPC oproti standartní technologii spalování • Výrazně nižší emisní hodnoty technologického procesu oproti standartní technologii • Energetické a materiálové využití i jiného typu odpadu – kategorie ostatní, nebezpečný – za dodržení veškerých emisních a ekologických limitů • Variabilita aplikací
Provozní podpora v EU • • • •
Velká Británie Renewable Obligation Certificates (ROCs). Standard 0.5 ROCs/MWh, advanced ACTs would receive 2 ROCs/MWh Slovensko URSO,výnos č. 221/2013, §10 : EE ze spalování odpadu klasickou technologií (rošt): 77,60 EUR/MWh, EE z plynu vyrobeného termochemickým zplyňováním odpadu ve zplyňovacím generátoru : 103,24 EUR/MWh EE z plynu vyrobeného termochemickým zplyňováním biomasy ve zplyňovacím generátoru : 122,62 EUR/MWh Česká republika Zelené bonusy podle druhu paliva. Není zohledněna technologie.Plazmová technologie byla pro operační období 2014-2020 MŽP vyjmuta ze standartní kategorie „spalovna“ a je posuzována jako technologie pro energetické a materiálové využití odpadu samostatně.
Projekty • Projects under Construction o TEESSIDE, UK: TEES VALLEY RENEWABLE ENERGY FACILITIES o SHANGHAI, CHINA o BIJIE, CHINA
• Commercial Operating Facilities o o o o
MEPL, PUNE, INDIA ECOVALLEY - UTASHINAI, JAPAN MIHAMA-MIKATA, JAPAN WUHAN, HUBEI, CHINA
• Demonstration Plant o WESTINGHOUSE PLASMA CENTER, MADISON, PENNSYLVANIA, USA
Aplikace v EU
Největší na světě
GASIFIER STRUCTURE AT AIR PRODUCTS’ TEES VALLEY #1 SITE, UK
Světový lídr v energetickém využívání odpadu plazmovou technologií
Děkujeme za pozornost
