ENERGIATERMELÉS, -ÁTALAKÍTÁS, -SZÁLLÍTÁS ÉS -SZOLGÁLTATÁS 2.4 2.6 Energeikai fafelhasználás kapcsol energiaermelésre Tárgyszavak: kapcsol energiaermelés; biomassza; Spilling moor; gazdaságossági elemzés. A biomassza felhasználása villamos áram és hő együes gazdaságos előállíására növekszik. Ennek ére echnológiája van és a folyama jól szabályozhaó. Felmerül a kérdés, hogy milyen a kis faüzelésű kombinál erőművek gazdaságossága. Ebből a szemponból vizsgálak 100 1000 kw villamos eljesíményű berendezéseke. Kockázai ényezők A gazdaságosságo minden lényeges ényező jelenlegi és a jövőben várhaó érékének figyelembevéelével lehe megíélni. A paraméerek alakulásá hosszú időre előre nehéz megbecsülni, mivel azoka a poliikai célok válozása és a globális energiapoliikai helyze befolyásolja. Ennek kövekezében módosulhanak a hő- és áramoldali köveelmények, valamin a kölség- és árviszonyok. A kockázaok felmérésére az egyes paraméereke bizonyos sávban variálják, és maemaikai módszerekkel kölségfüggvényeke állíanak fel. Az így végze gazdaságossági számíások maximális hibája ±25% lehe. A szükséges vizsgálaoknak a kövekezőkre kell kierjedniük: Olyan helyzeek azonosíása, amikor áram és hő kapcsol előállíása célszerű. Gazdaságossági elemzések egyes válozaokra, figyelembe véve a helyi körülményeke (pl. szállíási leheőségek). Tervezési és megvalósíási válozaok kidolgozása. Az elemzések során gondolni kell arra, hogy a különféle biomassza paraméerei igen elérők lehenek. Energiamérleg a felhasználónál A felhasználónál a fa kiszáríásához hő szükséges. Az áramigény nem szükséges részleesen kiszámíani, mivel a biomasszából előállío áramo az
országos hálózaba beáplálják. Egy kombinál erőmű fával való üzemeleésénél figyelembe kell venni, hogy a faszáríás az üzemeleés feléele és az erre felhasznál hő ára min kiadás jelenkezik. A fának min üzelőanyagnak az árá álagosan 0,005 EUR/kWh érékkel lehe figyelembe venni. Ez megfelel 1 m 3 légszáraz (kb. 40% nedvességaralmú) fa kb. 15 eurós árának. Nagyobb nedvességaralom eseén a üzelőanyag kölségei ermészeesen nagyobbak lesznek. Kapcsol energiaermelés faüzeléssel Biomasszával (fával) működő kapcsol energiaermelésű erőmű eseében a kövekező echnológiai leheőségek vannak: a fagáz energeikai felhasználása; gőzermelés faüzelésű kazánban és áramermelés gőzurbinával; gőzermelés faüzelésű kazánban és áramermelés Spilling gőzmoorral. Kuaásoka végeznek más echnológiai megoldások kifejleszésére, de ezek közül még egyik sem ére gyakorlai felhasználásra. A fagáz energeikai felhasználása 1000 kw-nál kisebb berendezésekben még nem megoldo. Gőz előállíására hagyományos, de faüzelésre is alkalmas kazánok használhaók. 300 kw-ól 50 MW-ig erjedő skálán különféle kazánok kaphaók a kereskedelemben. Ilyen berendezések léesíésénél gondolni kell azonban a fa árolására. Minegy 30 60 napos készleel kell számolni az évszakól és az időjárási viszonyokól függően, ami nem mindig oldhaó meg. Ha csak felaprío faanyago használnak, akkor elesnek ugyan az apríási kölségek, de öbb pénz kell kiadni az anyagér. Áramermelésre 360 1200 kw eljesíményű gőzurbináka alkalmaznak. A beruházási kölségek 1250 és 1950 EUR/kW közö vannak. A vizsgálaok három berendezésmodellre és négyféle mérere erjedek ki. Ezek adaai az 1. ábláza aralmazza. 1. ábláza A vizsgál gőzurbinás erőműmodellek paraméerei Modell Gőznyomás Gőzhőmérsékle Teljesímény áram/hő T1 T2 T3 T4 I. 30 bar 350 C 360 kw e 600 kw e 900 kw e 1200 kw e 1,8 MW 3,1 MW 4,6 MW 6,2 MW II. 20 bar 270 C 360 kw e 600 kw e 900 kw e 1200 kw e 4,6 MW 7,6 MW 11,5 MW 15,3MW III. 6 bar 220 C 360 kw e 600 kw e 360 kw e 1200 kw e 8,4 MW 14,0 MW 21,0 MW 28,0 MW
A modellek mindegyikén az a örekvés lászik, hogy a friss gőz paraméerei (nyomás és hőmérsékle) leheőleg alacsony éréken arsák, hogy kedvező haásfok legyen elérheő. Minden modellnél állandó urbinaeljesíményhez különböző köveelmények adódnak a folyama egyes elemeire és az áramermelő urbina fajlagos gőzigényére vonakozóan. A három modellre és a különböző villamos eljesíményű berendezésekre szimulációs számíásoka végezek, amelyek eredményei az 1. ábra muaja. Ezekből a kövekező kövekezeéseke lehe levonni: A nagyobb hőeljesíményű modellek gazdaságosabbak a kisebb eljesíményűeknél, elsősorban a jobb hőhasznosíás folyán. A berendezés nagyságával együ a gazdaságosság is nő. Az állami hálózaba való beáplálás nélkül csak a II. és III. modell, ezek közül is csak a T2-T4 berendezésnagyság gazdaságos. 40%-os beáplálás eseén mind a három modell T2-T4 nagyságú berendezései gazdaságosak. 40 000 a villamos eljesímény kölségei, DEM/kW 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 I. modell II. modell III. modell 360 kw 600 kw 900 kw 1200 kw 1. ábra Faüzelésű kombinál gőzurbinás erőművek fajlagos beruházási kölségei A faüzelésre alkalmassá e hagyományos kazánokhoz áramermelésre gőzurbina helye gőzmoorok (ún. Spilling moorok) is kapcsolhaók. A néme piacon 2000-ben kaphaó Spilling moorok alkalmazásával szinén három erőműmodell és három berendezésnagyságo vizsgálak meg (2. ábláza).
A jelenleg kaphaó gőzmoorok eljesíménye 30 és 500 kw közö van. A fajlagos kölségek 1300-2550 EUR/kW. A vizsgál modellek gőzparaméerei is aralmazza a 2. ábláza. 2. ábláza A vizsgál Spilling mooros erőműmodellek paraméerei Modell Gőznyomás Gőzhőmérsékle I. 30 bar 350 C 80 kw e 0,52 MW Teljesímény áram/hő S1 S2 S3 230 kw e 1,5 MW 300 kw e 1,9 MW II. 20 bar 270 C 80 kw e 230 kw e 300 kw e 0,7 MW 2,0 MW 2,6 MW III. 6 bar 220 C 80 kw e 230 kw e 300 kw e 0,9 MW 2,6 MW 3,5 MW A 2. ábrán a 80, 230 és 300 kw villamos eljesíményű modell fajlagos beruházási kölségei láhaók. Ezek a számíások is azzal a feléelezéssel készülek, hogy az előállío áramo eljes egészében az országos hálózaba áplálják be, és a ermel hőenergiá hasznosíani udják (pl. a fa száríására). 35 000 villamos eljesímény kölségei, DEM/kW 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 III. modell II. modell I. modell 80 kw 230 kw 300 kw 2. ábra Faüzelésű kombinál gőzmooros erőművek fajlagos beruházási kölségei A vizsgálaokból az alábbi kövekezeéseke lehe levonni: A nagyobb hőeljesíményű modellek gazdaságosabbak, min a kisebb hőeljesíményűek.
A nagyobb berendezések gazdaságosabbak, min a kisebbek. Az országos hálózaba való beáplálás nélkül gazdaságos működés nem leheséges. A gőzmooros erőmű beruházási kölségei hasonló eljesíményű gőzurbinás berendezéssel szemben kisebbek. A megérülési idő a hőenergia racionális hasznosíásáól függ. Kövekezeés Megállapíhaó ehá, hogy a fa energeikai hasznosíása kapcsol energiaermelésre szolgáló berendezésen akár gőzurbinával, akár Spilling moorral, a kelekeze hőenergia kihasználásán múlik. Ha ez nem leheséges vagy faanyag nem áll igen kedvező áron rendelkezésre, a faüzelésű erőművek gazdaságosan nem léesíheők. (Dr. Garai Tamás) Schlo, S.: Energeische Holznuzung für die Kraf-Wärme-Käle-Kopplung. = VDI-Beriche, 2002. 1693. sz. p. 61 71. Teislev, B.: Wood-chips gasifier combined hea and power. = VDI-Beriche, 2002. 1670. sz. p.131 141.