Ανάλυση Έργου Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Σεμινάριο Ανάλυσης Έργων Καθαρής Ενέργειας Σταθμός Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Αναφορά Φωτογραφίας : Warren Gretz, DOE/NREL PIX © Υπουργός Φυσικών Πόρων Καναδά 2001 – 2005.

Στόχοι Ανασκόπηση βασικών χαρακτηριστικών Συστημάτων Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας (ΣΗΘ) Απεικόνιση κυρίαρχων παραγόντων για την ανάλυση έργων ΣΗΘ Εισαγωγή στο Μοντέλο Έργου ΣΗΘ RETScreen®

Τι παρέχουν τα συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας (ΣΗΘ) ; Ηλεκτρισμός Θερμότητα Κτίρια Κοινότητες Βιομηχανικές Διεργασίες …αλλά ακόμα… Αυξημένη Ενεργειακή απόδοση Μειωμένα απόβλητα και εκπομπές Μειωμένες απώλειες δικτύων μεταφοράς και διανομής Τη δυνατότητα χρήσης συστήματος τηλε-θέρμανσης Ψύξη Σταθμός Βιομάζας, ΗΠΑ Αναφορά Φωτογραφίας : Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

Κίνητρα Συστημάτων ΣΘΗ Τα παραδοσιακά κεντρικά συστήματα παραγωγής ενέργειας είναι μη-αποδοτικά Το ήμισυ έως τα δύο τρίτα της ενέργειας αποβάλλεται ως θερμότητα. Αυτή η θερμότητα, η οποία θα χάνονταν, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βιομηχανικές διεργασίες, θέρμανση χώρων και νερού, ψύξη κλπ. Ο Ηλεκτρισμός έχει τυπικά μεγαλύτερη αξία από τη Θερμότητα. Σπατάλη ενέργειας σχετική με κεντρικά συστήματα Ανανεώσιμα βιομάζα γεωθερμία 1.024 Απώλειες μετατροπής από θερμική παραγωγή 24.726 Άνθρακας 17.075 Ιδιοκατανάλωση Μονάδων 963 Απώλειες μεταφοράς και διανομής 1.338 Πετρέλαιο 3.215 Ολική πρωτογενής προσδιδόμενη ενέργεια για παραγωγή ηλεκτρισμού 40.180 Αέριο 8.384 Μικτή ηλεκτρική παραγωγή 15.454 Βιομηχανικούς 5.683 Καθαρή ηλεκτρική παραγωγή 14.491 Ηλεκτρισμός που παραδίδεται στους πελάτες 13.153 Πυρηνικά 7.777 Μη Βιομηχανικούς 7.470 Υδρο 2.705 Υιοθέτηση από World Alliance for Decentralized Energy

Η αρχή της ΣΗΘ Ταυτόχρονη παραγωγή δύο ή περισσότερων τύπων χρήσιμης ενέργειας από μία και μόνο ενεργειακή πηγή (ονομαζόμενη και «Συμπαραγωγή») Χρήση απορριπτόμενης θερμότητας από εξοπλισμό παραγωγής ενέργειας Απαέρια 15 μονάδες Απόδοση ανάκτησης θερμότητας (55/70) = 78,6% Συνολική απόδοση ((30+55)/100) = 85,0% Θερμότητα 55 μονάδες Φορτίο Θερμότητας ΛΑΘ Θερμότητα + Καυσαέρια 70 μονάδες Καύσιμο 100 μονάδες Ισχύς 30 μονάδες Φορτίο Ισχύος Σύστημα Ισχύος Γεννήτρια

Περιγραφή Εξοπλισμού και Τεχνολογιών ΣΗΘ Εξοπλισμός Ψύξης Συμπιεστής Ψύκτης απορρόφησης Αντλία Θερμότητας, κλπ. Εξοπλισμός Θερμότητας Λέβητας / Εστία / Μονάδα Θέρμανσης Ανάκτηση Απορριπτόμενης θερμότητας Εξοπλισμός Ισχύος Αεριοστρόβιλος Αεριοστρόβιλος-Συνδυασμένος Κύκλος Ατμοστρόβιλος Εμβολοφόρος Μηχανή Κυψέλη Καυσίμου, κλπ. Αεριοστρόβιλος Αναφορά Φωτογραφίας: Rolls-Royce plc Εξοπλισμός Ψύξης Αναφορά Φωτογραφίας: Urban Ziegler, NRCan

Περιγραφή ΣΗΘ (συνέχεια) Τύποι Καυσίμου Ορυκτά Καύσιμα Φυσικό Αέριο Ντήζελ (Νο#2 ) Άνθρακας, κλπ. Ανανεώσιμα Καύσιμα Απορριπτόμενη ξυλεία Αέριο ΧΥΤΑ (LFG) Βιοαέριο Αγροτικά παρα-προϊόντα Μελάσα Ενεργειακές καλλιέργειες, κλπ. Γεωθερμία Υδρογόνο, κλπ. Βιομάζα για ΣΗΘ Αναφορά Φωτογραφίας: Warren Gretz, DOE/NREL Γεωθερμική Πηγή Geyser Αναφορά φωτογραφίας: Joel Renner, DOE/ NREL PIX

Περιγραφή ΣΗΘ (συνέχεια) Εφαρμογές Απλά κτίρια Εμπορική και Βιομηχανική χρήση Πολλαπλά Κτίρια Συστήματα Τηλε-θέρμανσης (-ψύξης) (π.χ. κοινότητες) Βιομηχανικές Διεργασίες ΣΗΘ στο Δημαρχείο του Kitchener Αναφορά Φωτογραφίας: Urban Ziegler, NRCan ΣΗΘ με αέριο ΧΥΤΑ για σύστημα Τηλε-θέρμανσης, Σουηδία Μικρο-Τουρμπίνα σε Θερμοκήπιο Αναφορά Φωτογραφίας: Urban Ziegler, NRCan Αναφορά Φωτογραφίας: Urban Ziegler, NRCan

Συστήματα Τηλε-θέρμανσης (-ψύξης) Η θερμότητα από Σταθμό ΣΗΘ μπορεί να διανεμηθεί σε πολλαπλά κοντινά κτίρια για θέρμανση και ψύξη Μονωμένοι χαλύβδινοι υπόγειοι αγωγοί σε βάθος 0,6 με 0,8 μ. Προτερήματα σε σύγκριση με την περίπτωση ξεχωριστού σταθμού ανά κτίριο: Υψηλότερη Απόδοση Έλεγχος εκπομπών σε ένα σταθμό Ασφάλεια Άνεση Λειτουργική ευκολία Αρχικό κόστος συνήθως υψηλότερο Σταθμός ΣΗΘ Αγωγοί Ζεστού Νερού Τηλε-θέρμανσης Αναφορά Φωτογραφίας: SweHeat Αναφορά Φωτογραφίας: SweHeat

Δαπάνες συστήματος ΣΗΘ Υψηλή διακύμανση κόστους Αρχικό κόστος Εξοπλισμός Ηλεκτρο- παραγωγής Εξοπλισμός Θέρμανσης Εξοπλισμός Ψύξης Ηλεκτρική διασύνδεση Προσβασιμότητα δρόμων Σωλήνωση Τηλε- θέρμανσης (-ψύξης) Λειτουργικό κόστος Καύσιμο Λειτουργία & Συντήρηση Αντικατάσταση Εξοπλισμού και επιδιορθώσεις RETScreen τύπος εξοπλισμού ισχύος Τυπικό κόστος εγκατάστασης ($/kW) Εμβολοφόρος μηχανή 700 έως 2.000 Αεροστρόβιλος 550 έως 2.500 Αεροστρόβιλος – Συνδυασμένος κύκλος 700 έως 1.500 Ατμοστρόβιλος 500 έως 1.500 Γεωθερμικό σύστημα 1.800 έως 2.100 Κυψέλες καυσίμου 4.000 έως 7.700 Ανεμογεννήτρια 1.000 έως 3.000 Υδροστρόβιλος 550 έως 4.500 Φωτοβολταικά 8.000 έως 12.000 Σημείωση : Τυπικές τιμές κόστους εγκατάστασης σε Καναδικά $ την 1η Ιανουαρίου 2005. Η ισοτιμία κατά την περίοδο αυτή ήταν περίπου 1 CAD = 0,81 USD και 1 CAD = 0,62 EUR

Κυρίαρχοι Παράγοντες Έργων ΣΗΘ Αξιόπιστος, μακροπρόθεσμος εφοδιασμός καυσίμου Τα κόστη κεφαλαίου πρέπει να παραμείνουν υπό έλεγχο Απαιτείται “πελάτης” για Ηλεκτρισμό και Θερμότητα Απαιτούνται διαπραγματεύσεις πώλησης ηλεκτρισμού εάν δεν υπάρξει πλήρης κατανάλωση επιτόπου Συνήθως ο σταθμός διαστασιολογείται για βασικό φορτίο θερμότητας (δηλαδή ελάχιστο φορτίο υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας) Η αποδιδόμενη θερμότητα είναι συνήθως ίση με 100% έως 200% του παραγόμενου ηλεκτρισμού Η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ψύξη μέσω ψυκτών απορρόφησης Κίνδυνος συναφής με την αβεβαιότητα της μελλοντικής διακύμανσης τιμής ηλεκτρισμού/ φυσικού αερίου

Παράδειγμα: Καναδάς Απλά Κτίρια Κτίρια στα οποία απαιτούνται θερμότητα, ψύξη και αξιόπιστη παροχή ισχύος Νοσοκομεία, σχολεία, δημόσια κτίρια, αγροτικά κτίρια, κλπ. Νοσοκομείο, Οντάριο, Καναδάς Αναφορά Φωτογραφίας: GE Jenbacher Εμβολοφόρος μηχανή Λέβητας Ανάκτησης Θερμότητας Καυσαερίων Αναφορά Φωτογραφίας: GE Jenbacher Αναφορά Φωτογραφίας: GE Jenbacher

Παράδειγμα: Σουηδία και ΗΠΑ Πολλαπλά Κτίρια Ομάδες κτιρίων με κεντρικό σταθμό θερμότητας/ψύξης Πανεπιστήμια, εμπορικά συμπλέγματα, κοινότητες, νοσοκομεία, βιομηχανικά συμπλέγματα, κλπ. Σύστημα Τηλε-θέρμανσης (-ψύξης) Σταθμός Τηλε-θέρμανσης (-ψύξης) Στρόβιλος στο ΜΙΤ, Cambridge, Mass. ΗΠΑ Αναφορά Φωτογραφίας: SweHeat

Παράδειγμα: Βραζιλία Βιομηχανικές Διεργασίες Παράδειγμα: Βραζιλία Βιομηχανικές Διεργασίες Ζαχαροκάλαμο για διεργασία θέρμανσης σε μύλο, Βραζιλία Βιομηχανίες με υψηλή, σταθερή ζήτηση θερμότητας ή ψύξης είναι καλοί υποψήφιοι για ΣΗΘ Καύσιμο Θ. Καύσης Συμπιεστής Αεριοστρόβιλος Γεννήτρια Φορτίο Ισχύος Αναφορά Φωτογραφίας: Ralph Overend/ NREL Pix Καύσιμο–Συμπλ. καύση Αέρας Εφαρμόζεται και σε βιομηχανίες οι οποίες παράγουν απόβλητα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας ΛΑΘ Ατμός Γεννήτρια Φορτίο Ισχύος Ατμοστρόβιλος Θύρα απομάστευσης Θύρα αντίθλιψης Νερό τροφοδοσίας Φορτίο Θερμότητας Φορτίο Θερμότητας Συμπυκνωτής

Παράδειγμα: Καναδάς και Σουηδία Αέριο ΧΥΤΑ Οι ΧΥΤΑ παράγουν μεθάνιο κατά την αποικοδόμηση των αποβλήτων Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για ψύξη, θέρμανση ή έργα ηλεκτροπαραγωγής Κύκλος Συλλογής Αερίων ΧΥΤΑ Παραγωγή ατμού Διεργασία Σύστημα δικτύου δέσμευσης Συμπιεστής Ψύκτης / Αφυγραντής Φίλτρο Παραγωγή ηλεκτρισμού Πυρσός Αναφορά Φωτογραφίας: Gaz Metropolitan LFG ΣΗΘ κεντρικού συστήματος θερμότητας, Σουηδία Αναφορά Φωτογραφίας: Urban Ziegler, NRCan

Μοντέλο Έργων ΣΗΘ RETScreen® Ανάλυση παραγωγής ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο, κόστη κύκλου ζωής και μειώσεις εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου Ψύξη, θέρμανση, ηλεκτρισμός και όλοι οι συνδυασμοί αυτών Αεριο ή Ατμο- Στρόβιλοι, εμβολοφόρες μηχανές, κυψέλες καυσίμου, λέβητες, συμπιεστές, κλπ. Μεγάλο εύρος καυσίμων, από ορυκτά καύσιμα μέχρι βιομάζα και γεωθερμία Ποικιλία στρατηγικών λειτουργίας Εργαλείο Αερίου ΧΥΤΑ Συστήματα Τηλε-θέρμανσης (-ψύξης) Περιλαμβάνονται: Πολλαπλές γλώσσες, μετατροπή μονάδων και εργαλεία χρήστη

Μοντέλο Έργων ΣΗΘ RETScreen® Καύσιμο Θερμότητα Σύστημα Θέρμανσης Φορτίο Θέρμανσης Θερμότητα Ανακτούμενη θερμότητα Δυνατότητες για διάφορους τύπους έργων Μόνο Θερμότητα Μόνο Ηλεκτρισμός Μόνο Ψύξη Συνδυασμός ηλεκτρισμού & θερμότητας Συνδυασμός ηλεκτρισμού & ψύξης Συνδυασμός θερμότητας & ψύξης Συνδυασμός ψύξης, θερμότητας και ηλεκτρισμού Ψύξη Σύστημα Ψύξης Φορτίο Ψύξης Ηλεκτρισμός Καύσιμο Ηλεκτρισμός Σύστημα Ισχύος Φορτίο Ισχύος

Μοντέλο Έργων ΣΗΘ RETScreen® Συστήματα Θερμότητας Φορτίο αιχμής θέρμανσης Φορτίο (kW) Ενδιάμεσο φορτίο θέρμανσης Φορτίο βάσης θέρμανσης Ιαν Φεβ Μαρτ Απρ Μαι Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπτ Οκτ Νοεμ Δεκ Μήνας Θέρμανση Ηλεκτρισμός Ψύξη

Μοντέλο Έργων ΣΗΘ RETScreen® Συστήματα Ψύξης Φορτίο (kW) Φορτίο αιχμής ψύξης Φορτίο βάσης Ψύξης Ιαν Φεβ Μαρτ Απρ Μαι Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπτ Οκτ Νοεμ Δεκ Μήνας Θέρμανση Ηλεκτρισμός Ψύξη

Μοντέλο Έργων ΣΗΘ RETScreen® Συστήματα Ηλεκτρισμού Φορτίο (kW) Φορτίο αιχμής Ισχύος Ενδιάμεσο φορτίο Ισχύος Φορτίο βάσης Ισχύος Ιαν Φεβ Μαρτ Απρ Μαι Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπτ Οκτ Νοεμ Δεκ Μήνας Θέρμανση Ηλεκτρισμός Ψύξη

RETScreen® Ενεργειακοί υπολογισμοί ΣΗΘ Εκτίμησε φορτία και ανάγκες: Έργο θέρμανσης , Έργο Ψύξης , και/ή Έργο Ηλεκτρισμού Καθόρισε χαρακτηριστικά εξοπλισμού Υπολόγισε την αποδιδόμενη ενέργεια και την αντίστοιχη κατανάλωση καυσίμου Δείτε ηλεκτρονικό Εγχειρίδιο Ανάλυση Έργων Καθαρής Ενέργειας: RETScreen® Engineering and Cases Κεφάλαιο Ανάλυσης Έργων Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Απλοποιημένο Διάγραμμα Ενεργειακού Μοντέλου ΣΗΘ

Παράδειγμα Πιστοποίησης Μοντέλου Έργων ΣΗΘ RETScreen® Καθολική πιστοποίηση από ανεξάρτητο σύμβουλο (FVB Energy Inc.) και από πλήθος “beta” αξιολογητών από τη βιομηχανία, εταιρίες ενέργειας, την κυβέρνηση και τον ακαδημαϊκό χώρο. Σύγκριση με διάφορα άλλα μοντέλα και/ή μετρούμενα στοιχεία με άριστα αποτελέσματα (π.χ. υπολογισμοί απόδοσης ατμοστροβίλων συγκρινόμενοι με το λογισμικό ενεργειακών προσομοιώσεων της GE ονομαζόμενο GateCycle). Σύγκριση Υπολογισμών Απόδοσης Ατμοστροβίλου Kpph = 1.000 lbs/hr

Συμπεράσματα Τα συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας κάνουν αποδοτική τη χρήση θερμότητας η οποία αλλιώς θα απορριπτόταν Το RETScreen υπολογίζει τις καμπύλες διάρκειας ζήτησης και φορτίου, την αποδιδόμενη ενέργεια και την κατανάλωση καυσίμου για διάφορους συνδυασμούς θερμότητας, ψύξης και/ή συστήματα ηλεκτροπαραγωγής (power) με τη χρήση ελάχιστων στοιχείων εισόδου Το RETScreen παρέχει σημαντική κάλυψη των εξόδων της αρχικής προμελέτης εφαρμογής.

Ερωτήσεις? www.retscreen.net Στοιχείο Ανάλυσης Έργων Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας RETScreen® International Σεμινάρια Ανάλυσης Έργων Καθαρής Ενέργειας Για πληροφορίες παρακαλούμε επισκεφθείτε την Ιστοσελίδα RETScreen στη: www.retscreen.net