Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού - Θερμότητας από Βιομάζα

Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και

Θερμότητας από Βιομάζα

Ημερίδα EnergyTech

Εφαρμογές Ενεργειακής Αναβάθμισης και

Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας

Θεσσαλονίκη, 23 Φεβρουαρίου 2013

Θερμότητας από Βιομάζα

Νικόλαος Κ. ΝτάβοςΔιπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Υπ. Διδάκτωρ Π.Δ.Μ.

• Βιομάζα είναι η ύλη οργανισμών φυτικής και ζωικής

προέλευσης και τα παράγωγα αυτής.

• Ανανεώσιμη πηγή και η 4η μεγαλύτερη πηγή ενέργειας στον

πλανήτη.

• Χρησιμοποιείται για παραγωγή υλικών προστιθέμενης αξίας

αλλά και ενέργειας.

Γενικά περί Βιομάζας

Ημερίδα: EnergyTech 2013 Θεσσαλονίκη, 23 Φεβρουαρίου 2013

αλλά και ενέργειας.

• Η βιομάζα ως απόβλητο.

▫ Παραπροϊόν σε διάφορες βιομηχανικές διαδικασίες (πριστήρια και

βιομηχανίες ξύλου, εκκοκκιστήρια, οινοποιεία, ελαιουργεία).

▫ Αγροτικά και δασικά υπολείμματα.

Eφαρμογές που υπάρχουν σήμερα στον ελληνικό χώρο:

• Θέρμανση με καύση σε λέβητες ζεστού νερού.

• Παραγωγή ενέργειας και θερμότητας σε βιομηχανίες.

• Παραγωγή ενέργειας και θερμότητας από μονάδες βιοαερίου.

Ενεργειακή αξιοποίηση βιομάζας στην Ελλάδα


• Παραγωγή ενέργειας και θερμότητας από μονάδες βιοαερίου.

• Μικτή καύση βιομάζας με λιγνίτη (πιλοτικά στον ΑΗΣ Καρδιάς).

Ποσότητες Βιομάζας στην ΕλλάδαΕτήσιο ενεργειακό δυναμικό βιομάζας: ~ 4.4 Mtoe/έτος

29%

5%

Γεωργικά

Απορριπτόμενη ξυλεία

Δασικά

υπολείμματα


11%

29%

46%

9%

Γεωργικά


Υπολείμματα από

βιομηχανικές διεργασίες


Ζωικά

κατάλοιπα

• Προϊόν για περαιτέρω επεξεργασία.

• Ζωοτροφές.

• Καύση για παραγωγή θερμότητας.

• Οργανικά λιπάσματα.

• Απόρριψη – καύση στον αγρό.

Που καταλήγει η βιομάζα;


• Απόρριψη – καύση στον αγρό.

• Καυσόξυλα.

• Πέλλετ (pellet).

• Κομμάτια ξύλου (wood chip).

• Μπρικέτες (briquettes).

• Πυρήνες διάφορων καρπών και κελύφη ξυρών καρπών.

Η βιομάζα ως μορφή καυσίμου (1)


• Πυρήνες διάφορων καρπών και κελύφη ξυρών καρπών.

• Μπάλες, δέματα άχυρου (straw bales).

Η ποιότητα της βιομάζας είναι σημαντική

• Η ξηρή βιομάζα είναι αποδοτικότερη.

• Τα ξηρά καυσόξυλα, τα πέλλετ και οι μπρικέτες καίγονται εξολοκλήρου

στα ενεργειακά τζάκια με αποτέλεσμα να εκλύονται λιγότεροι ρύποι.

• Τα φυσικά αποξηραμένα καυσόξυλα και η θρυμματισμένη βιομάζα (wood

Η βιομάζα ως μορφή καυσίμου (2)


• Τα φυσικά αποξηραμένα καυσόξυλα και η θρυμματισμένη βιομάζα (wood

chip) έχουν ποσοστό υγρασίας περίπου 20% το οποίο και είναι

ικανοποιητικό.

• Χρειάζεται να υπάρξει πιστοποίηση ώστε να ξέρει ο καταναλωτής τι

αγοράζει.

Τεχνολογίες αξιοποίησης βιομάζας (1)

• Παραγωγή θερμότητας

▫ Σε μικρή κλίμακα (οικιακά συστήματα).

▫ Σε μεγάλη κλίμακα (συστήματα τηλεθέρμανσης).

• Παραγωγή ηλεκτρισμού

▫ Σε μεσαία κυρίως κλίμακα (ατμοηλεκτρικοί σταθμοί).

▫ Παραγωγή από 1 MWe έως και 25 MWe.

• Ηλεκτροπαραγωγή/Συμπαραγωγή

▫ Σε όλες τις κλίμακες από πολύ μικρές της τάξης των kW έως και

πολύ μεγάλες.


Τεχνολογίες αξιοποίησης βιομάζας (2)

• Μεγάλες και μεσαίες εγκαταστάσεις (3MWe και άνω),

χρησιμοποιούν συμβατικό κύκλο ατμού.

• Η καύση σε ρευστοστερεά κλίνη είναι πολύ συχνή.

• Η κινούμενη εσχάρα.


• Η κινούμενη εσχάρα.

• Σε μικρής κλίμακας εγκαταστάσεις είναι κοινός ο οργανικός

κύκλος Rankine (100kWe - 3MWe).

• Σε πολύ μικρή κλίμακα η αεριοποίηση είναι πιο κοινή.

Λέβητες βιομάζας για θερμότητα

• Ο πιο διαδεδομένος τρόπος αξιοποίησης βιομάζας.

• Αναπτυγμένη αγορά, κυρίως στη Β. Ευρώπη.

• Τεχνολογικά ζητήματα που έχουν αντιμετωπιστεί ικανοποιητικά

στις νέες γενιές λεβήτων:

▫ αυτόματη τροφοδοσία λέβητα

▫ αυτόματη απαγωγή τέφρας

▫ συνεχής έλεγχος διεργασίας καύσης

▫ εκπομπές ρύπων.


Καύση σε ρευστοστερεά κλίνη

• Πλεονέκτημα στην καύση της βιομάζας είναι η ευελιξία του καυσίμου.

• Ευρύ φάσμα στο ποσοστό της υγρασίας.

• Μεταβαλλόμενο μέγεθος σωματιδίων.

• Γίνονται αποδεκτά μείγματα καυσίμων.

• Απλές κατασκευές.• Απλές κατασκευές.

• Βιομάζα και άλλα χαμηλής θερμιδικής αξίας καύσιμα – με φυσαλίδες

(bubling fluidized bed furnace).

• Σε περίπτωση μικτής καύσης με άνθρακα – με ανακυκλοφορία (circulating

fluidised bed furnace).


• Σύστημα αποθήκευσης/τροφοδοσίας βιομάζας.

• Εσχάρα καύσης.

• Σύστημα απαγωγής-εκροής της τέφρας.

• Σύστημα προσαγωγής του αέρα καύσης.

Λέβητες κινούμενης εσχάρας

• Σύστημα προσαγωγής του αέρα καύσης.

• Θάλαμος καύσης/επιφάνειες συναλλαγής.


• Παρόμοια μέθοδος όπως ο κύκλος ατμού, εκτός από ότι το νερό

αντικαθίσταται με οργανικό διαλύτη (έλαιο σιλικόνης, τολουόλιο, πεντάνιο,

κλπ.).

• Καλή αναλογία ενέργειας/θερμότητας σε χαμηλή θερμοκρασία και πίεση.

• Η στροβιλογεννήτρια ORC είναι συνήθως συνδεδεμένη με λέβητα βιομάζας

Οργανικός κύκλος Rankine (100kWe - 3MWe)

• Η στροβιλογεννήτρια ORC είναι συνήθως συνδεδεμένη με λέβητα βιομάζας

μέσω κυκλώματος ζεστού λαδιού.

• Ο λέβητας μπορεί να είναι ρευστοστερεάς κλίνης ή τύπου εσχάρας.

• Περίπου 17 - 20% της εισερχόμενης ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική.


Μικτή καύση βιομάζας σε ανθρακικούς

σταθμούς – τεχνολογικές δυνατότητες

1. Από κοινού κονιοποίηση και τροφοδοσία του καύσιμου μίγματος.

2. Ξεχωριστή άλεση του καυσίμου υποκατάστασης, εισαγωγή του στον αγωγό τροφοδοσίας

βασικού καυσίμου, καύση στους υπάρχοντες καυστήρες.

3. Ξεχωριστή άλεση του δευτερογενούς καυσίμου, καύση σε νέους καυστήρες βιομάζας.

4. Αεριοποίηση της βιομάζας, καύση του παραγόμενου αερίου σύνθεσης στους καυστήρες του

λέβητα.

5. Χρήση «επεξεργασμένης» βιομάζας (torrefaction).


Αεριοποίηση

• Στερεό καύσιμο + Ατμός/αέρας → Αέριο σύνθεσης

• Kαύσιμο αέριο σύνθεσης (synthesis gas)

▫ Περιλαμβάνει μεταξύ άλλων H2 , CO , ΗxCy

• Αξιοποίηση του αερίου σε ΜΕΚ, μικροστρόβιλο.


Αεριοποίηση – Διαθέσιμες τεχνολογίες

• Καλή αναλογία ηλεκτρικής ενέργειας/θερμότητας, 25 -30% της

εισερχόμενης ενέργειας μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική.

• Μικρές μονάδες λειτουργούν αξιόπιστα, ενώ η αεριοποίηση σε μεγάλη

κλίμακα είναι προβληματική.

• Σταθερή ποιότητα καυσίμου είναι αναγκαία για τη καλή λειτουργία.• Σταθερή ποιότητα καυσίμου είναι αναγκαία για τη καλή λειτουργία.


Η παραγωγή ενέργειας από βιομάζα στην Ελλάδα παρουσιάζει

σημαντικές προοπτικές ανάπτυξης, οι οποίες τώρα αρχίζουν να

αξιοποιούνται.

Τροχοπέδη στις επενδύσεις βιομάζας και βασικός λόγος

Η κατάσταση στην Ελλάδα


καθυστέρησης σε σχέση με άλλες ΑΠΕ αποτελούν:

• Η οργάνωση εφοδιαστικών αλυσίδων και

• Οι αβεβαιότητες/διακυμάνσεις στην ποιότητα του καυσίμου (έλλειψη

προτυποποίησης).

▫ Η προτυποποίηση των στερεών βιοκαυσίμων βάσει συγκεκριμένων προδιαγραφών

ενισχύει την ανάπτυξη της αγοράς και τη διασφάλιση ποιότητας των καυσίμων.

Νομοθεσία (1)

Η Παραγωγή Ενέργειας από Βιομάζα όπως αναφέρει ο Ν.3468/2006

και η τροποποίηση του Ν.3851/2010, μας δίνει τη δυνατότητα

▫ να στηρίξουμε τη γεωργική παραγωγή,

▫ να εκμεταλλευτούμε τα παράγωγα του δασικού πλούτου και παράλληλα

▫ να βοηθήσουμε στη μη ρύπανση του περιβάλλοντος,


▫ να βοηθήσουμε στη μη ρύπανση του περιβάλλοντος,

αφού οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται όπως π.χ. αυτή της

αεριοποίησης, είναι απόλυτα φιλικές με το περιβάλλον.


Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από :

∆ιασυνδεδεµένο Σύστηµα

Μη ∆ιασυνδεδεµένα

Αιολική ενέργεια χερσαίων εγκαταστάσεων <50kW

87,85 99,45

Αιολική ενέργεια εγκαταστάσεων <50kW

Φωτοβολταϊκά <10kWpeakΥδροηλεκτρικοί σταθµοί <15ΜW

250

55087,85

Τιμολόγια ΑΠΕ βάση του Ν. 3851/2010


Υδροηλεκτρικοί σταθµοί <15ΜWΗλιοθερµικοί σταθµοί

Γεωθερµική χαµηλής θερµοκρασίαςΓεωθερµική υψηλής θερµοκρασίαςΒιοµάζα σε σταθµούς ≤1MW

Βιοµάζα σε σταθµούς 1 έως 5ΜWΒιοµάζα σε σταθµούς >5MWΒιοαέριο από βιοµάζα ≤3 MWΒιοαέριο από βιοµάζα >3 MW

Σ.Η.Θ.Υ.Α. 87,85xΣΡ 99,45xΣΡ200

87,85264,85

15099,45200175150220

Εφόσον οι επενδύσεις υλοποιούνται χωρίς τη χρήση δημόσιας επένδυσης

προσαυξάνονται κατά 15%.


Αδειοδοτική διαδικασία

• Για εγκαταστάσεις έως και 1MW δεν απαιτείται Άδεια Παραγωγής.

• Υποβάλλεται αίτηση για την διατύπωση Προσφοράς Σύνδεσης προς τον

αρμόδιο Διαχειριστή.

• Χορηγείται Προσφορά σύνδεσης μη δεσμευτική και οριστικοποιείται και


καθίσταται δεσμευτική μετά το τέλος της περιβαλλοντικής αδειοδότησης.

• Για τις μονάδες έως και 500kW απαιτείται η χορήγηση βεβαίωσης

απαλλαγής από την υποχρέωση ΕΠΟ και δεν απαιτείται άδεια

εγκατάστασης και λειτουργίας.

• Για τις μεγαλύτερες μονάδες απαιτείται ΕΠΟ, ΜΠΕ, προσωρινή σύνδεση για

δοκιμαστική λειτουργία και άδεια λειτουργίας.

Η MECO group

• μετά από έρευνα σε όλο τον κόσμο όσον αφορά την

τεχνολογία αιχμής

• αλλά και αναλυτική αποτύπωση του χώρου και των

Επενδυτική ευκαιρία (1)


διαθέσιμων πρώτων υλών (κυρίως στη Βόρεια Ελλάδα)

• μπορεί να προσφέρει στον επενδυτή μία γκάμα αξιόπιστων

ευρωπαϊκών τεχνολογιών αεριοποίησης και

• ένα σταθερό και ασφαλές περιβάλλον όσον αφορά την

ποιότητα αλλά και την ποσότητα της πρώτης ύλης.

Η MECO group προσφέρει ολοκληρωμένες λύσεις:

• Από την προκαταρκτική μελέτη έως και το επιχειρηματικό

σχέδιο.

• Ολόκληρη την αδειοδοτική διαδικασία μαζί με τις διαδικασίες

Επενδυτική ευκαιρία (2)


για την ένταξη στον Αναπτυξιακό Νόμο εφόσον το επιθυμεί ο

επενδυτής.

•Μελέτη και εγκατάσταση της μονάδας «με το κλειδί στο χέρι».

• Συντήρηση αλλά και παρακολούθηση λειτουργίας της μονάδας

εφόσον το επιθυμεί ο επενδυτής.

Συστήματα ΣΗΘ Επένδυση Επιστροφή

με αεριοποίηση επένδυσης

• 30kWe & 70kWth ≈ 180.000 Ευρώ 4 χρόνια



• 100kW & 200kW ≈ 600.000 Ευρώ 5 χρόνια

Συστήματα συμπαραγωγής της MECO group (1)



Η περίοδο επιστροφής των αρχικών κεφαλαίων υπολογίζεται χωρίς την

χρήση της θερμικής ενέργειας και με ιδία κεφάλαια και χωρίς την χρήση του

Αναπτυξιακού.

Με την χρήση της θερμικής ενέργειας υπολογίζεται περίπου στο μισό.

Τεχνικά χαρακτηριστικά των συστημάτων

• Καύσιμο: Ξυλώδης θρυμματισμένη βιομάζα (wood chip)

•Μέγεθος καυσίμου: Από 8mm έως και 50mm

•Μέγεθος μονάδας: των 30 και 45kWe σε ένα κοντέινερ, των

Συστήματα συμπαραγωγής της MECO group (2)


•Μέγεθος μονάδας: των 30 και 45kWe σε ένα κοντέινερ, των

100kWe σε δύο.

•Μέγεθος κοντέινερ: 6x2,3x2,5 (ΜxΠxΥ)

• Κατασκευαστικά στοιχεία κοντέινερ: Χαλύβδινο, μονωμένο και

με εξαερισμό.

•Μικρές τηλεθερμάνσεις

• Θερμοκήπια

• Βιομηχανικές και βιοτεχνικές μονάδες

• Αφαλάτωση νερού

Αξιοποίηση της θερμικής ενέργειας


• Αφαλάτωση νερού

• Ξηραντήρια ξηρών καρπών

• Ελαιοτριβεία, οινοποιεία, μελισσουργεία

Ημερίδα EnergyTech:

Εφαρμογές Ενεργειακής Αναβάθμισης και

Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας

Ευχαριστώ πολύ!!!Ε. Μυλωνά N. Ντάβος Μ. Χρηστίδου

Σε συνεργασία

με την

Τεχνικό Γραφείο – Σύμβουλοι Μηχανικοί

Κοζάνη Ι Πτολεμαίων 3 Ι τηλ: 2461040304

Πτολεμαΐδα Ι Παρμενίωνος 2 Ι τηλ: 2463503510

Energy Lines Engineering

Μαρούσι Ι Μητροπόλεως 43

2106147707

Δίκτυο Συνεργατών: Αίγιο, Βόλος, Θεσ/νίκη, Κεφαλονιά, Κιάτο, Κοζάνη, Λάρισα, Πάρος, Πτολεμαΐδα, Χαλκίδα

Ε. Μυλωνά

Διπλ. Μηχ. Μηχ, ΜSc

N. Ντάβος

Διπλ. Μηχ. Μηχ,

υποψήφιος διδάκτωρ

Μ. Χρηστίδου

Διπλ. Μηχ. Μηχ, ΜSc

Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού - Θερμότητας από Βιομάζα

Documents