development of sustainable heat markets for biogas plants ... · biogasheat biogas training course...

67
Development of sustainable heat markets for biogas plants in Europe Project No: IEE/11/025 Minutes of the training course on heat use for biogas plants operators 16 February 2015, Buzau - Minutes - D.6.7 Authors: Augustin Ofițeru, Dan Ionescu, Mangus Sol Contact: Caraiman 7, Țegheș, Ilfov, Romania, 077091 Tel +40762208908 [email protected]

Upload: others

Post on 16-Sep-2019

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Development of sustainable heat markets for biogas plants in

Europe

Project No: IEE/11/025

Minutes of the training course on

heat use for biogas plants operators

16 February 2015, Buzau

- Minutes -

D.6.7

Authors: Augustin Ofițeru, Dan Ionescu, Mangus Sol

Contact: Caraiman 7, Țegheș, Ilfov, Romania, 077091

Tel +40762208908

[email protected]

Page 2: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

BiogasHeat Biogas Training course

February 2015 2 Mangus Sol

The BiogasHeat project (Development of sustainable

heat markets for biogas plants in Europe) is supported

by the European Commission in the Intelligent Energy

for Europe Programme. The sole responsibility for the

content of this publication lies with the authors. It does

not necessarily reflect the opinion of the European

Union. Neither the EACI nor the European Commission

is responsible for any use that may be made of the

information contained therein. The BiogasHeat project

duration is from April 2012 to April 2014 (Contract

Number: IEE/11/025).

BiogasHeat website: www.biogasheat.org

Page 3: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

BiogasHeat Biogas Training course

February 2015 3 Mangus Sol

Table of Contents

1 Aim of the workshop ___________________________________________ 4

2 Preparation and dissemination of the event ________________________ 4

3 Target groups of the workshop and participants ____________________ 5

4 Presentations and discussions ___________________________________ 6

5 Annex 1 (list of participants) _____________________________________ 7

6 Annex (presentations) __________________________________________ 9

Page 4: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

BiogasHeat Biogas Training course

February 2015 4 Mangus Sol

1 Aim of the training course

The aim of the training course was to inform the plant operators about the BiogasHeat

project and to provide them a general overview about the different heat use options of

biogas plants. Due to the limited number of functioning biogas facilities we focused on the

need of good project planning and identification of the best possible solutions for engineering

practices related to the heat use.

2 Preparation and dissemination of the event

The event was organised with the support from City Council Buzau, who has informed

through their channels the organisation of the event. In the same time announcements were

published on the organizer website (www.mangus.ro) and actively sending the invitation to

the target group.

The course was attended by 16 participants and the training material was presented by 3

Mangus stuff members.

Figure 1 Invitation and agenda of the event

The workshop followed the attached agenda.

Page 5: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

BiogasHeat Biogas Training course

February 2015 5 Mangus Sol

3 Target groups of the workshop and participants

The training was directed mainly toward present (WWTP or biogas facility operators) and

also toward future plant operators. The training was also addressed to the local and regional

administration in an attempt to raise the interest and willingness to support the project

development for the WWTP in Buzau.

Figure 2 – Pictures from the event

We identified the following categories of target groups participating at the workshop:

a. Consultants and project developers

Page 6: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

BiogasHeat Biogas Training course

February 2015 6 Mangus Sol

b. Different research institutes that are developing research projects and are aiming at

creating a national cluster for biogas

c. NGO’s focused on sustainable development

d. Professionals involved in the process of technical assesment for permitting

The list of participants is presented in Annex 1.

4 Presentations and discussions

Dr. Augustin Ofițeru presented facts about the BiogasHeat project including aim and

objectives as well as some of the results of the project implementation in different countries

and also in Romania.

The second presentation was focused on the use of heat from biogas facilities, with a

special case on the Buzau WWTP and feasibility check. Technical aspects of the heat use

and engineering approaches were discussed in details in the third presentation.

Innovative concepts for the use of heat from biogas plants and barriers due to

bureaucracy were the last presentations.

The course had an interactive approach and the participants, most of them professionals

involved in technical aspects of the permitting process and consultancy experts, were

encouraged to interact during the presentation and to discuss after each presentation.

We have drawn several conclusions:

there is still a need for training in the technology aspects of biogas production in

general and for heat utilization in biogas plant ins particular

most of the participants are aware of theoretical aspects of the biogas production

Further actions should be prepared in order to have an officially registered

occupation named "biogas plant operator"; there is a process of registering this in

the national occupational list, that could create premises for organizing attested

courses.

Page 7: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Utilizarea energiei termice de la instalațiile de biogaz

16 Februarie 2015, Buzău

Dr. Augustin Ofițeru

Page 8: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

2 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • 5/4/2012 – 4/4/2015 •

Page 9: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

3 • 11/04/2015 Contract No. IEE/11/025/SI2.616366 • Project duration 5/4/2012 – 4/4/2015 • Supported by

Page 10: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

4 • 11/04/2015 Contract No. IEE/11/025/SI2.616366 • Project duration 5/4/2012 – 4/4/2015 • Supported by

Page 11: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

5 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Optiuni pentru utilizarea energiei

termice de la instalatiile de biogaz

BiogasHeat - Dezvoltarea unor pieţe de energie termică sustenabile pentru instalaţiile de biogaz din

Europa

Dr. Dan Ionescu

- 16 Februarie 2015-

Page 12: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

6 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Modalități de utilizare a biogazului

Page 13: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

7 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

•Termoficarea

•Consumatori de căldură

•Cu cerere continuă: marii producători de carne, acvacultori, spălătorii, centre de

recreere, spitale, piscine şi SPA-uri.

•Cu cerere discontinuă: hoteluri, cantine, depozite alimentare, şcoli şi locuinţe

rezidenţiale private.

•Condiții

•Costurile de instalare considerabile - cu cât sunt mai mari distanţele dintre

centrala de biogaz şi consumatorul de căldură, cu atât mai mari sunt costurile. În

cele mai multe proiecte, distantele sunt mai mici de 4 km.

•Datorită costurilor şi eforturilor mari necesare pentru construirea unui sistem de

termoficare, ar trebui să se facă contracte pe termen lung între furnizor şi

consumator.

Page 14: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

8 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

•Termoficarea

•Stocarea de energie

•Rezervoare tampon - folosite pentru egalizarea variaţiilor zilnice si pe termen scurt

ale cererii de energie termică. Potrivit unui exemplu al lui Gaderer et al. (2007), în

Germania, utilizarea unui rezervor tampon permite aprovizionarea a aproximativ 20

de case uni-familiale, de la o instalaţie de biogaz de 150 kWel şi 57 case uni-

familiale, de la o instalaţie de biogaz de 500 kWel.

•Sisteme de stocare sezoniere - permit stocarea căldurii reziduale produse în

timpul verii pentru consumul din timpul iernii. Ele sunt, de obicei, depozite de căldură

tip foraj care stochează energie termică în sol. Pentru acest caz, Gaderer et al.

(2007) a arătat că pot fi alimentate aproximativ 48 de case uni-familiale, de la o

instalaţie de biogaz de 150 kWel şi 135 case uni-familiale, de la o instalaţie de biogaz

de 500 kWel.

Page 15: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

9 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

•Termoficarea

Page 16: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

10 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

•Încălzirea halelor pt. creșterea animalelor •Creșterea porcilor - porcii au nevoie de hale calde şi uscate, care să îi protejeze de

frigul iernii, în funcţie de vârste.

•Creșterea păsărilor – pt. găini, curcani, raţe şi gâşte, cu două variante: sistem

centralizat (pretabil) și radiatoare electrice locale.

•Sere - cel mai potrivit în sere este cu circuite de incalzire cu apă. În plus, trebuie

luată în considerare şi utilizarea CO2 de la fluxul de gaze de ardere din unitatea

CHP, deoarece CO2 sporeşte creşterea plantelor.

•Acvacultura – exista multe tipuri de sisteme moderne: sistemul integrat de

piscicultură & irigaţii, sistemul acvaponic (acvacultură ex. piscicultură, integrată cu

legumicultură hidroponică). De asemenea, există și sistemul biogaz - acvacultură.

Acvaculturile încălzite sunt încă rare în Europa însă pot fi o sursă nouă interesantă

de venit, care permite şi creșterea unor specii tropicale de pești și creveți în climatele

europene.

Page 17: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

11 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Uscarea

•Temperatura de uscare

Perioadele şi temperaturile de uscare pentru diferite materiale

Page 18: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

12 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Uscarea

•Procesarea digestatului •separarea solid-lichid - cu separatoare tip presă cu şurub sau cu centrifugă de

decantare.

•faza uscată a digestatului poate fi mai departe compostată sau uscată.

•Uscarea digestatului - se poate face cu uscătoare solare, tip sere, sau cu

căldura reziduală de la instalaţii de biogaz. Cele două sisteme pot fi de asemenea

combinate (uscare hibridă).

•peletizarea (și peletizarea necesită căldură).

•tratarea - în cazul în care digestatul pune probleme chimice (ex. metale grele) sau

și biologice (bacterii, spori etc. - de obicei aproape total eliminate, la uscare).

•Uscarea lemnului - pt. putere calorică, depozitare etc.

•Uscarea produselor agricole – perioada de depozitare, măcinare etc.

Page 19: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

13 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Răcirea

•Instalații frigorifice

•Tipuri instalații

•Instalaţiile frigorifice cu compresie de vapori sunt cele mai utilizate instalaţii pe

scară largă pentru condiţionarea aerului, precum şi pentru răcire în frigidere casnice

şi comerciale. Nucleul acestui sistem este compresorul, care funcţionează cu energie

electrică.

•Instalaţiile frigorifice cu absorbţie utilizează în principal o sursă de căldură ca

principală energie pentru procesul de răcire. Instalaţiile frigorifice cu absorbţie sunt o

alternativă la instalaţiile frigorifice obişnuite cu compresor, acolo unde energia

electrică este nesigură, costisitoare, sau indisponibilă, în cazul în care zgomotul de la

compresor este problematic, sau acolo unde este disponibil un surplus de energie

termică aşa cum este cazul instalaţiilor de biogaz.

Page 20: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

14 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Răcirea

•Instalații frigorifice cu absorbție

Page 21: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

15 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Producerea suplimentară de electricitate

•Motoare termice •Căldura reziduală de la instalaţiile de biogaz, cu temperaturi cuprinse între 80°C şi

550°C este mult mai puţin valoroasă, deoarece este mult mai dificil să fie convertită

în alte forme de energie. Totuşi, există soluţii tehnice pentru a converti căldura

reziduală în energie electrică suplimentară (care adaugă o valoare suplimentară,

având în vedere prețul mai ridicat) în cicluri termodinamice şi, prin urmare, acestea

pot crește eficiența energetică cu până la 20%. În plus, poate fi utilizată în continuare

și căldura reziduală de la acestea.

•Motoare termice cu cicluri termodinamice pentru temperaturi

scăzute

•Cicluri Clausius-Rankine (CRC) - turbina cu CRC

•Ciclul Rankine Organic (ORC) - turbina cu ORC

•Ciclul Kalina - turbina cu ciclu Kalina

•Motorul Stirling

•Turbina cu gaze de ardere

Page 22: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

16 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Producerea suplimentară de electricitate

•Ciclul Clausius-Rankine

Utilizat în cele mai

multe sisteme

tradiţionale şi noi de

generare a energiei

electrice, inclusiv în

centrale electrice

solare, termice, cu

biomasă, pe cărbune

şi nucleare.

Page 23: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

17 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Producerea suplimentară de electricitate

•Ciclul Rankine Organic

Permite utilizarea de

surse de căldură cu

temperatură mai

mică, cum ar fi

căldura reziduală de

la instalaţiile de

biogaz, cu

temperaturi de 70-

90°C, datorită

punctului de fierbere

mai mic al fluidelor

organice, în

comparaţie cu punctul

de fierbere al apei de

100°C.

Page 24: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

18 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Producerea suplimentară de electricitate

•Ciclul Kalina

Avantaje ale procesului de Kalina, în comparaţie cu procesul ORC:

• Amoniacul şi apa sunt fluide mai ieftine decât fluidele organice pentru procesele

de ORC.

• Este posibilă adaptarea la diferite valori ale temperaturii.

• Eficienţa energetică este mai mare decât pentru unităţile ORC.

Dezavantaje ale procesului de Kalina, în comparaţie cu procesul ORC:

• Experienţa pentru modulele mici cu ciclu Kalina pentru instalaţiile de biogaz

este foarte limitată.

• Amoniacul are potenţial de coroziune ridicat ceea ce conduce la uzură şi

defecţiuni mai mari şi necesită echipamente speciale.

• Costurile totale de investiţii sunt mai mari decât pentru unităţile ORC.

• Amoniacul este inflamabil şi exploziv.

Însă, sunt foarte rare exemple de cicluri Kalina pentru instalaţiile de biogaz.

Page 25: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

19 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Producerea suplimentară de electricitate

•Motorul Stirling

Un motor Stirling este un motor termic ce funcţionează prin compresie şi destindere

ciclică de aer sau de alt gaz la diferite valori de temperatură utilizând o sursă

exterioară de căldură, cum ar fi căldura reziduală de la instalaţiile de biogaz.

Principiul de bază al motorului este un ciclu în care gazul rece este comprimat,

încălzit, destins, iar în cele din urmă răcit înainte ca ciclul să se repete.

În general, motoarele Stirling au o eficienţă mult mai mică decât motoarele cu

ardere internă şi sunt astfel implementate doar în aplicaţii de nişă

Page 26: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

20 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Producerea suplimentară de electricitate

•Turbina cu gaze de ardere

O altă oportunitate de a creşte producţia totală de energie electrică a unei instalaţii

de biogaz este includerea unei turbine cu gaze de ardere, în fluxul de gaz de

eşapament de la ieşirea motorului cu gaz. Provocarea este evitarea coroziunii la

nivelul turbinei, deoarece gazele de eşapament au caracteristici corozive. Până în

prezent, doar câţiva producători oferă sisteme cu turbine cu gaze de ardere.

Page 27: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

21 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Concluzii

• Există o diversitate de soluții pentru creșterea eficienței energetice a unei centrale pe biogaz prin recuperarea și utilizarea căldurii reziduale de la unitatea de cogenerare.

• Importanța recuperării căldurii reziduale nu răspunde numai cerințelor de mediu ci reprezintă o sursă importantă de venituri.

• Tehnologiile viitoare vor asigura creșterea eficienței energetice prin soluții tehnice integrate de tipul rețelelor inteligente și a biometanului-în-electricitate, prin care este vizată și recuperarea căldurii reziduale

Page 28: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

22 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

• Vă mulțumesc!

Page 29: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

23 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • 5/4/2012 – 4/4/2015 •

Opțiuni pentru utilizarea energiei termice de la instalațiile de biogaz

Concepte inovative pentru utilizarea eficientă a biogazului

Dr. Augustin Ofițeru

-16 Februarie 2015–

Page 30: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

• Există mai multe opţiuni diferite pentru utilizarea

biogazului. Cea mai comună utilizare astăzi, este

arderea biogazului în unităţi de cogenerare (CHP)

de energie electrică şi termică. Acest lucru se face

de obicei la locaţia instalaţiei de biogaz.

• Pentru o integrare adecvată sunt investigate,

introduse şi aplicate noi concepte de utilizare a

biogazului pentru diferite aplicaţii.

Page 31: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Conducte de biogaz şi unităţi CHP satelit

• Aşa-numitele unităţi CHP satelit,

care sunt situate în apropierea

unui consumator de căldură,

sunt cunoscute ca micro-rețele

de biogaz

• Cu scopul de a utiliza integral

energia termică, biogazul este

transportat printr-o conductă

dedicată pentru biogaz, la

consumatori.

Page 32: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Caracteristici Conducte de biogaz Conducte de căldură

Locaţia unităţilor CHP

De obicei o unitate CHP la locaţia

instalaţiei de biogaz (pentru încălzirea

digestorului) şi câteva unităţi CHP satelit end

la capătul conductei de biogaz

Una sau câteva unităţi CHP centralizate la

locaţia instalaţiei de biogaz

Agentul transportat Biogaz Apă caldă

Compresor/pompă Compresor de gaz Pompă de circulare a apei

Numărul conductelor Este necesară doar o conductă Sunt necesare conducte tur şi retur pentru

un circuit închis al apei

Conducta

Conducte de gaz; rezistente la coroziune;

oţel acoperit anticoroziv sau ţevi din material

sintetic

Conducte de termoficare izolate; de obicei

constau în material sintetic

Pierderi Pierderi de gaz mici

Pierderile de căldură depind de izolare,

însă pierderile de energie sunt în general mai

mari decât cele de gaz

Măsuri de pregătire Uscarea gazului, desulfurare (<10ppm),

presurizare Încălzirea apei

Condiţii cadru

legislative

Situaţia legislativă adesea nu este clară şi

nu este definită clasificarea conductelor de

biogaz; Sunt practicate cerinţe de siguranţă

mari

Sisteme de obicei omologate

Costuri

Costurile pentru compresoarele de gaz

sunt mult mai mari decât cele pentru pompele

de circularea apei

Costurile de instalare pentru conductele de

căldură sunt de obicei mari

Maturitatea

implementării Există doar puţine exemple în unele ţări

Sunt aplicate la scară largă sistemele de

termoficare mici

Gradul de adecvare

general Mai bune pentru distanţe mari Mai bune pentru distanţi mici

Comparaţie între diferite caracteristici ale conductelor de biogaz şi de căldură

Page 33: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Condiţionarea biogazului şi

injectarea biometanului în reţea

• O altă opţiune pentru utilizarea eficientă a

biogazului este condiţionarea biogazului la

calitatea biometanului şi injectarea

adiacentă a biometanului în reţeaua de gaze

naturale.

Page 34: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Tehnologii de purificare a

metanului din biogaz

• În procesul de condiţionare, biogazul este într-o

primă etapă, curăţat de impurităţi, cum sunt

hidrogenul sulfurat, apa, amoniacul, azotul,

siloxanii, particulele solide şi oxigenul.

• Tehnologii cu adsorbţie: adsorbţie cu oscilare a

presiunii (PSA)

• Tehnologii cu absorbţie: spălare cu apă, spălare

organică fizică, spălare chimică

• Tehnologii cu permeabilitate: separare prin

membrană la presiune ridicată, separare prin

membrană la presiune scăzută

• Tehnologii criogenice de purificare

Page 35: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Tehnologia de adsorbţie la

presiune oscilantă (PSA) în

Aiterhofen, Germania

Instalaţie de purificare cu scruber cu apă al Swedish

Biogas International, în Linköping, Suedia

Page 36: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Transportul biometanului în containere

• Pentru amplasamente care nu au reţea de gaze naturale

sau nu au acces la reţeaua de gaze naturale

• Gazul combustibil este presurizat şi pompat în containere

sub forma aşa-numitului Bio-CNG (gaz natural comprimat)

sau CBG (biometan comprimat)

Page 37: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Avantajul principal este densitatea energetică mai mare, care este de aproximativ 5 ori mai

mare decât cea a Bio-CNG, astfel că transportul containerelor pe distanţe lungi devine mai

eficient. Însă, este necesară o cantitate considerabilă de energie pentru procesul de

lichefiere.

Instalație de biogaz (Swedish Biogas International) care produce LBG în Linköping, Suedia

Page 38: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Utilizarea biometanului în transporturi

• Biometanul este din ce în ce mai văzut ca o alternativă viabilă

la alţi combustibili în sectorul transporturilor.

• O provocare majoră în utilizarea CBG (precum şi a CNG) este

stocarea biometanului în vehicul şi distanţa maximă de

parcurs limitată cu un rezervor plin.

• Adesea sunt utilizate sisteme duale de combustibil pentru

metan şi pentru benzină/etanol sau motorina

• Există, de asemenea, un număr tot mai mare de vehicule

destinate pentru biometan, care sunt optimizate pentru o mai

bună eficienţă şi o mai bună plasare a rezervoarelor de gaze,

fără a pierde din spaţiul pentru bagaje.

Page 39: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Staţie de alimentare cu biometan a Svensk Biogas din

Linköping, Suedia

Rezervor pentru CBG al unui camion, Suedia

Page 40: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

34 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

•Transportul căldurii în containere

•Tehnologii pentru stocare de căldură:

•Sisteme de stocare prin căldură latentă - căldura este stocată prin

folosirea căldurii de topire a unei substanţe numită material cu schimbare

faza care poate fi acetatul de sodiu dizolvat (trihidrat) iar schimbarea de

fază a acestuia este izotermă.

•Sisteme de stocare termodinamică (cu stocare termică sorptivă) - sunt

utilizaţi zeoliţi, aceștia având o suprafata foarte mare de adsorbţie (un gram

de peleţi de zeolit are o suprafaţă de până la 1000 m²). Atunci când vaporii

de apă trec prin materialul zeolit, vaporii sunt adsorbiţi iar căldura lor este

eliberată, astfel, sistemul e util nu numai pentru stocare de căldură, ci și

pentru uscare.

Schema unui sistem de

stocare prin căldură latentă

Page 41: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

35 • 11/04/2015 Contract No. IEE/11/025/SI2.616366 • Project duration 5/4/2012 – 4/4/2015 • Supported by

Arzător pe

biogaz în

Austria

Sistem sorptiv de stocare a energiei termice

Pilă de

Combustie cu

Carbonat Topit

(MCFC) pentru

biogaz în

Leonberg,

Germania

Arzător pentru

combustibil cu

valoare calorică

redusă (LCV) pentru

încălzirea

digestorului, în

Aiterhofen, Germania

Page 42: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Biogazul pentru managementul de

sarcină şi pentru stabilitatea reţelei

• O provocare cheie a sistemelor energetice viitoare şi mai ales a

sistemelor de energie electrică viitoare este integrarea mai multor

surse de energie diferite, mici şi descentralizate în sistemul

energetic global.

• Un rol important în stabilizarea reţelei viitoare de energie electrică

va fi al sistemelor de stocare a energiei

• Reţelele inteligente de energie electrică, cu sisteme de cerere şi de

furnizare automată interdependentă şi comunicantă de energie

electrică sunt numite şi reţele inteligente.

• Gazele naturale, biogazul şi biometanul sunt purtători de energie,

care pot fi uşor stocaţi la diferite volume

• Mai mult, energia electrică de la generatoarele cu gaz (turbine,

motoare) poate fi pornită şi oprită într-un interval de timp foarte

scurt.

Page 43: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Biometanul şi Energie Electrică la singaz

O opţiune pentru a rezolva problema, cu scopul de a menţine

stabilă reţeaua de energie electrică

Page 44: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

38 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Concluzii

Biogazul oferă o multitudine de soluții pentru probleme de mediu și energetice.

Soluțiile sunt diverse, eficiența acestora rezultă din integrare avansată, dependentă de proiectul particular vizat.

Integrarea oferă soluții macro și micro de dezvoltare.

Există o strânsă interdependență între know-how și soluțiile aplicate.

Proiectele pentru biogaz implică o componentă de co-interesare a factorilor de răspundere locali și naționali.

Page 45: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

39 • 11/04/2015 Contract Nr. IEE/11/025/SI2.616366 • Durata proiectului 5/4/2012 – 4/4/2015 • Sprijinit de

Vă mulțumesc!

Page 46: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

BiogasHeat – Development of Sustainable Heat Markets for Biogas Plants in Europe

Barriers in bureaucracy

Dr. Mihai Adamescu

Mangus Sol, Romania

Page 47: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Presentation outline

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

1. Biogas as a valuable commodity

2. Energy consumption and the share of gas in EU

3. Share of Biogas in Power generation now and in the future

(2020)

4. Overall attractiveness of EU countries for biogas

5. Mismatch between the Feedstock potential for the production

of biogas and the attractiveness

6. Barriers for biogas development and use of heat

7. Bureaucracy – a definition

8. Is “Bureaucracy” BAD THING?

9. When do problems appears?

10. An example

Page 48: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Biogas as a valuable commodity • Biogas is seen to be one of the key technologies into reaching EU

member states targets for

• renewable energies

• requirements for European organic waste management directive.

• Regulatory restrictions on waste management and the introduction of

dedicated support schemes for renewable energies made the biogas

sector a booming market in many European countries.

• Governments established incentive systems (feed-in tariffs, green

certificates, tenders).

• * The use of heat from biogas was not necessary supported and only in recent

years the heat usage received some attention!

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 49: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Energy consumption and

the share of gas in EU

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Share of each energy in the primary supply of Europe,

in 2012 Source BP Statistical Review, 2013

Domestic gas production and

imports for enlarged Europe

(European Union + Norway)

since 1970, in million tonnes oil

equivalent per year. Source BP Statistical Review, 2013

Page 50: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Overall attractiveness of EU countries

for biogas

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

The darker the green, the higher the

attractiveness

Feedstock potential for the production of

biogas

Overall attractiveness of European

countries for biogas investment

The darker the green, the higher the

biogas potential

We do not see

an overlap!

Market Handbook Biogas

www.CrossBorderBioenergy.eu

Page 51: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Why this mismatch between

the Feedstock potential for

the production of biogas

and the attractiveness for

biogas investment in some

countries?

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 52: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

The simple assuption (common policy, different local

conditions):

- different national policies with different views on the

renewable energy (despite the EU targets and strategies);

- different potentials for renewable energies;

- different approaches to meet the targets

- different mechanisms to implement the EU and national

strategies; this is the part were the bureaucracy is

having a greater burden

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 53: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Inadequate payback/economics – the economics do not

justify the investment for beneficial use of biogas

¨ Lack of available capital – there are more pressing needs for our

limited money.

¨ Operations and maintenance

complications and concerns – concern over

a lack of expertise on staff or on call to operate

a CHP system.

¨ Outside agents (non-regulatory: utilities,

public) – “we could not work with our power and gas utilities or the public

to implement CHP.”

¨ Lack of community and utility leadership or

interest in green power – the environmental benefit provides

inadequate justification for the project.

¨ Difficulties with environmental

regulations – including greenhouse gas (GHG) regulations make it too

difficult to get a CHP permit

¨ Plant too small – “our facility and/or biogas

production is too small to justify a CHP project.”

¨ Technical merits and concerns – technical

concerns limit willingness to

implement.

¨ Maintain status quo – “we like things the way

they are too much.”

Other barriers:

- Policy factors (regulatory permitting)

- Human factors (decision making)

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

All discrepancies between EU directives and national

peculiar conditions

turn in the end in bureaucracy barriers:

Bureaucracy but…

Page 54: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

• Bureaucracy:

- “a system of government or business

that has many complicated rules and

ways of doing things”*

•* http://www.merriam-webster.com/dictionary/bureaucracy

Page 55: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Inadequate payback/economics – the economics do

not justify the investment for

beneficial use of biogas

¨ Lack of available capital – there are

more pressing needs for our limited

money.

¨ Operations and maintenance

complications and concerns – concern

over a lack of expertise on staff or on call to operate a

CHP system.

¨ Outside agents (non-regulatory: utilities, public) –

“we could not work with our power and gas utilities or the

public to implement CHP.”

¨ Lack of community and utility

leadership or interest in green

power – the environmental

benefit provides inadequate

justification for the project.

¨ Difficulties with environmental regulations –

including greenhouse gas

(GHG) regulations make it too difficult to get a CHP permit

¨ Plant too small – “our facility and/or

biogas production is too small to justify a

CHP project.”

¨ Technical merits and concerns –

technical concerns limit willingness to

implement.

¨ Maintain status quo – “we like

things the way they are too much.”

Other barriers:

- Policy factors (regulatory permitting)

- Human factors (decision making)

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Barriers for biogas development and

use of heat

In fact all of the above mentioned could be viewed as bureaucracy,

one that ovelaps different administrative levels that are artificially bound

Page 56: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

IS “Bureaucracy” a BAD

THING? • We do need rules, including

environmental ones!

• We do need technical permitting!

• We do need special consultation

process for thinks that could have an

impact on communities!

• BUT…

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 57: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Problems appears when:

- are too many rules

- no balance between local interest and central strategies!

- Decission makers fluctuancies and short term strategies

- When the change in rules comes too often and without consultation with all the

people involved in the process (local people, central “strategists” of the renewable

markets, and the investors).

We have examples!

- Romania, with the rules and

laws for entire renewable

energy sector or for specific

renewables.

Page 58: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Romania

• Why we have a feedstock potential

for the production of biogas so high

and the biogas production so low?

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 59: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Many reasons

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

Be

lgiu

m

Esto

nia

Gre

ece

La

tvia

Lith

ua

nia

Lu

xe

mb

ou

rg

Po

rtu

ga

l

Slo

ve

nia

Fin

lan

d

Sw

ed

en

Sp

ain

Fra

nce

Bu

lga

ria

Slo

va

kia

Cze

ch

Re

pu

blic

Irla

nd

e

Ita

ly

Ge

rma

ny

Asu

tria

Hu

ng

ary

Po

lan

d

UK

Ro

ma

nia

De

nm

ark

Ne

the

rland

s

Energy Independence rate in natural gas

Europe average (35%)

Romania (81%)

The first one is that we are doing good in terms of natural gas dependencies!

1. High internal gas production that assure Romania a high energy

independence rate

2. We already meet the 24 %

renewable energy target (in 2010

we had 23.4%)

Page 60: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

3. One of the highest rates of renewable energy increase in EU but most of this is due to

very strong increase in wind energy and lately into solar energy and almost

none in biomass energy!

Share of Renewable Energy to Final Energy Consumption

with normalized hydro and wind in EEA countries

Page 61: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Beside those “macro”

considerations

• We are changing the legislation too

often with important consequences

on the investment community.

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 62: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Identified barrier

Bureaucracy impact on biogas projects and use

of heat

1 There are too many agencies and authorities responsible for biogas (renewable energy) High

2 The agencies are slow to coordinate due to overlap in roles, responsibilities and functions High

3 The average lead time to get an authorization is more than 6 months High

4 The biogas distribution network and storage capacity is very limited High

5 Investors can get guarantees for selling prices, subsidies, and sales amounts High

6 despite regulatation investors are still to resolve some issues regarding Green certificats for biogass production Hassle factor

7 It is difficult to distribute and sell heat and electricity produced at the biogas plant Hassle factor

8 There are satisfactory subsidies for investing in biogas plants financing Hassle factor

9 We have technologies for treating municipal and industrial waste, that can compete with biogas Medium

10 The biogas plant market is immature, such that investment costs are high High 11 A biogas plant is a risky investment High

12 It is difficult to obtain contracts with heat plants and electricity distributors market Hassle factor

We have also other barriers!

Page 63: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

•After a two years lag in RES law elaboration, starting with March

2013 the new Government decided to postpone payments for a

number of green certificates for the period 2017-2020 the.

•The reduction of green certificates and modification of the

support was decided for EXISTING facilities!

- PV projects reduction from 6 to 4 GC per MWh

- wind projects from 2 to 1

- small hydropower 2 from 3

- NEW PROJECTS reduction will receive fewer subsidies from the

begining.

•EC was consulted and approved the change in RES policy for

Romania, arguing that the former law (adopted only few months

ago) was too generous with GC distribution! The law was also

approved by EC!

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 64: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

• As a consequence many investors have accused

the state that this reduction is not legal and it will

have an impact on long term on the market; eolian

and PV associations decided to sew the

Government.

• The impact was also on the biogas market with a

dramatic drop in confidence in the market from

the investors;

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 65: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Is EUROPE outside this

random decissions?

• The answer is NO! • EC lost the momentum into designing a long term

renewable energy sector development plan and

encouraged last years reductions of the support

schemes.

• After Fukushima, high interest in RES boosted

• Prior to Ukraine crisis, increasing interest in nuclear

power lobby undermined the last year efforts for RES

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Again, to much or to less local interest into

common pol i t ics is turning in beaurocracy

and/or f luctuant decissions.

Page 66: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

•In order to encourage the investment in

biogas facilities we should

• reduce bureaucratic procedures

• increase the transparency that hinters their

development

• keep a long term strategy running

• Harmonize the national and European interests

Contract No. IEE/11/025 SI2.616366 • Project duration 05/04/2012 – 04/04/2015

Page 67: Development of sustainable heat markets for biogas plants ... · BiogasHeat Biogas Training course February 2015 2 Mangus Sol The BiogasHeat project (Development of sustainable heat

Thank you! Dr. Mihai Adamescu

+40762208110

Dr. Augustin Ofiteru

+40762208908

Dr. Dan Ionescu

+40786606242

Mangus Sol, Romania

[email protected]

www.mangus.ro