Instalatii de biomasa si cogenerare

Instalatii de biomasa si cogenerare

Modulul se adreseaza personalului tehnic cu pregatire superioara care doreste sa se perfectioneze in Tehnologii energetice durabile".  Modulul prezinta o serie de aspecte legate de utilizarea biomasei in conformitate cu strategia de utilizare a surselor regenerabile de energie elaborata in 1995 - 1996.

 Cuprinsul modulului este:

1. Utilizarea energetica a biomasei
1.1 Incalzire locala
1.2 Incalzire urbana
1.3 Producerea de energie electrica

2. Sisteme de incalzire urbana

3. Principii de modernizare a sistemelor de incalzire urbana

4. Sisteme de incalzire industriala

5. Principii de modernizare a sistemelor de incalzire industriala

6. Auditul energetic

7. Studii de fezabilitate

8. Principii pentru analiza economico-financiara

9.   Evaluarea riscurilor

Un studiu elaborat in cadrul programului ALTENER pentru 12 tari europene a pus in evidenta faptul ca in Europa se poate considera ca circa 10% din locuinte sunt incalzite cu sisteme de incalzire urbana in timp ce circa 90% sunt dotate cu instalatii individuale de incalzire.
Este de remarcat ca din studiu a rezultat ca tarile care au facut parte din lagarul socialist au procentul de locuinte a caror incalzire este asigurata prin sisteme centralizate de incalzire urbana mult mai ridicat fata de medie (57% in Cehia si 75% in Slovacia).

In Romania ponderea incalzirii prin instalatii individuale este de circa 70%.

Ponderea diferitelor sorturi de combustibil in acoperirea necesarului de caldura in cazul incalzirii individuale este in medie de:
 

- carbune    7,3%
- gaze naturale si lichefiate  39,4 %
- combustibil lichid   32,2 %
- energie electrica    15,3%
- biomasa    5,8 %
 

In Romania ponderea biomasei in asigurarea incalzirii individuale este de circa 70%, ceea ce face ca pentru Romania dezvoltarile din sistemele de incalzire individuala sa fie mai ales de natura calitativa.

Directiile in care se poate actiona in domeniul incalzirii individuale pentru cresterea utilizarii biomasei sunt:
- inlocuirea sistemelor traditionale de incalzire cu lemn si carbune prin sisteme moderne bazate pe arderea lemnului (butuci, aschii de lemn, pelete);
- prevederea de sisteme moderne bazate pe lemn pentru noile constructii de locuinte.

Pentru Romania o oportunitate de crestere a volumului de biomasa utilizata pentru incalzire este, conform strategiei de utilizare a surselor regenerabile de energie, inlocuirea combustibililor fosili prin biomasa lemnoasa si/ sau agricola in sistemele existente de incalzire urbana.

Producerea de energie electrica pe baza de biomasa este un obiectiv important pe termen mediu, cresterea ponderii biomasei in producerea de energie electrica crescand de la 0 % in prezent la 8% in 2010.

Pana la realizarea de instalatii specializate de producere a energiei electrice din biomasa, pe termen scurt este recomandata utilizarea biomasei la cazanele existente. Aceasta se poate realiza avand biomasa in amestec cu carbunele in cazane energetice cu pat fluidizat sau prevederea de camere de precombustie in locul unor arzatoare de hidrocarburi la cazane existente din centrale termoelectrice.

In capitolul 2 sunt prezentate sistemele de incalzire urbana existente in Romania.
Acestea sunt:
- sistem alcatuit din centrala de cogenerare cu turbine cu condensatie si prize reglabile, retea de transport apa fierbinte de 1500C, puncte termice, retea de distributie apa calda 90/ 700C si 600 C si consumatori.
- sistem alcatuit din centrala termica unica, retea de transport apa fierbinte de 1500C, puncte termice, retea de distributie apa calda, consumatori.

Deoarece numai acestea din urma pot fi transformate pentru o functionare pe biomasa s-au prezentat solutii de modernizare numai pentru acest tip de sisteme.

Din punct de vedere al trecerii de la utilizarea de biomasa foarte importanta este modernizarea centralelor de cvartal.

Modernizarea centralelor existente pe partea de producere a caldurii are doua solutii:
- inlocuirea cazanelor existente cu cazane noi functionand pe biomasa;
- transformarea cazanelor existente pentru functionarea pe biomasa;

Cunoscand faptul ca marea majoritate a cazanelor din centralele de cvartal existente sunt de tipul PA-TUBAL sunt prezentate trei solutii de transformare pe biomasa.

Sistemul de transformare care implica cele mai putine modificari constructive este introducerea in focarul cazanului existent a unui alimentator cu snec si prevederea de instalatii de epurare a gazelor.

Schema unui astfel de sistem este:

       Acest sistem duce la reducerea capacitatii cazanului cu circa 10% din cauza ca in zona in care este amplasat gratarul alimentatorului este necesara o minima inzidire.

Un al doilea sistem de transformare este prevederea in frontul cazanului a unei camere de precombustie.

Schema acestei solutii de modificare este:

Acest tip de transformare nu influenteaza capacitatea cazanului.

Un al treilea sistem de transformare, indicat pentru combustibil cu umiditate mare si cu granulometrie neuniforma, implica modificari constructive relativ mari atat la cazan cat si in sala cazanelor.

Focarul nou construit este asemanator cu focarele cu ardere in pat fluidizat, cu deosebirea ca in loc de placi cu duze este prevazut un gratar orizontal din bare sau placi si nu este necesar sa fie prevazut material inert pentru fluidizare.

In modul este prezentata ca exemplu, solutia de transformare a unei centrale termice de cvartal in orasul Campeni.

Sistemele de incalzire industriale sunt extrem de diverse, in functie de natura si distributia consumatorilor in incinta industriala. De foarte multe ori exista discrepante intre nivelul parametrilor agentilor termici si parametrii reali la care se desfasoara consumul.

Pentru exemplificare este indicat cazul unui combinat de prelucrare a lemnului.

Modernizarea sistemelor de incalzire industriala poate avea ca obiect urmatoarele sectiuni:
- modernizarea conceptiei de alimentare;
- modernizarea centralelor termice industriale;
- modernizarea distributiei;
- modernizarea instalatiilor interioare ale consumatorului;

Pentru exemplificare este reluat cazul combinatului de prelurare a lemnului care in urma procesului de modernizare a realizat descentralizarea alimentarii si o instalatie de cogenerare cu turbina cu contrapresiune de 60kW in masura sa asigure un timp de recuperare a investitiei foarte mic.

Aceasta solutie a fost identificata in urma unui audit energetic.
Pentru solutiile de economisire care presupun fonduri de investitii este necesar sa se intocmeasca studii de fezabilitate.

Studiul de fezabilitate este cea mai completa metoda de analiza a oportunitatii realizarii unor investitii.

Structura unui studiu de fezabilitate este:

 

Volumul de munca pentru un studiu de fezabilitate este foarte mare. Pentru evitarea riscului de a rezulta ca solutia nu este fezabila, in practica se realizeaza in prealabil un studiu de prefezabilitate, cu o aproximatie de 20 - 25%, dar care contureaza cu suficienta precizie daca solutia poate fi fezabila, caz in care studiul se adanceste la nivelul studiului de fezabilitate.

Studiul financiar din cadrul studiului de fezabilitate are ca un element principal analiza economico-financiara.

In capitolul 8 sunt prezentate elementele unei analize economico - financiare in masura sa determine fezabilitatea solutiei.

Elementul de baza in analiza economico-financiara este fluxul de numerar (cash flow).
Criteriile statice de analiza sunt:

- valoarea anuala;
- valoarea neta dupa realizarea investitiei;
- rata de recuperare a investitiei;
- durata de recuperare simpla.

Criteriile dinamice de evaluare, care au in vedere valoarea in timp a banilor sunt:
- valoarea neta actualizata;
- valoarea actualizata;
- rata interna de rentabilitate;
- durata de recuperare actualizata;
- rata de recuperare a capitalului.

In capitolul 9 este indicata ca metoda sigura de evaluare a diverselor tipuri de risc intocmirea de analize de sensibilitate.