Kogeneracja biomasowa

Coraz więcej przedsiębiorstw dąży do obniżenia kosztów energii i osiągnięcia niezależności energetycznej. Jednym z najbardziej opłacalnych rozwiązań dla firm, które posiadają odpady w postaci biomasy (np. zrębki drzewnej), jest kogeneracja biomasowa. 

Czym jest kogenerator?

Kogenerator to zespół urządzeń, które wytwarzają jednocześnie energię elektryczną i ciepło na potrzeby zakładu. Tradycyjne kogeneratory zasilane są gazem, lub olejem. w tym przypadku źródłem energii jest biomasa, czyli zrębki drzewne, pellet, odpady rolnicze.

Jak działa kogeneracja na biomasę? Krok po kroku

Poniższy schemat pokazuje poszczególne etapy. Począwszy od wprowadzenia paliwa do reformera, w którym następuje zjawisko pirolizy (zagazowania drewna). Wytworzony gaz zostaje przefiltrowany i dostarczony do generatora, którego produktem docelowym jest prąd a ubocznym - ciepło (spaliny/ chłodzenie silnia). W ten sposób jesteśmy w stanie w pełni wykorzystać energię w paliwie.

Sprawność całkowita kogeneratora biomasowego jest nieco niższa od tradycyjnych kogeneratorów, natomiast koszt paliwa jest nieporównywalnie tańszy. Dodatkowo biomasa jest nieobjętą obowiązkiem raportowania emisji CO₂, co przy większych instalacjach redukuje obowiązek zakupu emisji CO₂ (ETS)

Technologie wytwarzania: spalanie vs. zgazowanie (piroliza)

Technologia zgazowania biomasy pozwala na zamianę części odpadów drzewnych w  gaz, którym napędzany jest generator produkujący prąd. Ciepło ze spalania pozostałej biomasy może zostać wykorzystane do procesów technologicznych w zakładzie.

Czy każda biomasa nadaje się do kogeneratora?

Niestety nie. Niektóre odpady rolnicze takie jak PKS, łuski ryżowe nie da się zagazować i zasilić generatora. Najlepsze rodzaje biomasy to te, które można łatwo zagazować. Najlepiej wykorzystywać zrębki drzewne o wilgotności ok 15%. Można wykorzystywać wszelkiego rodzaju odpady, które powstają przy własnej produkcji. Producent może przeprowadzić test biomasy i podać przewidywane rezultaty z jej spalania/zgazowania.

Opłacalność inwestycji w kogenerację

Kogeneracja jest najbardziej opłacalna wtedy, gdy zakład zużywa duże ilości ciepła w sposób stabilny i ciągły. Należy pamiętać, że moc powinna zostać dobrana przez osoby posiadające odpowiednią wiedzę i doświadczenie audytor energetyczny jest w stanie przeanalizować zużycie ciepła przez obiekt, dobrać odpowiednią jednostkę i wyznaczyć przybliżone korzyści.

Już przy spalaniu około 100 ton zrębki drzewnej rocznie (w sposób ciągły), instalacja kogeneracyjna może stać się opłacalna. Ile energii uzyskujemy?
Średnio, z 1 kg suchej zrębki drzewnej możemy otrzymać:

• 1,1 kWh energii elektrycznej,
• 2,5 kWh energii cieplnej.

 Ile rocznie prądu wyprodukuje kogenerator?

Załóżmy, że instalacja pracuje 7500 godzin rocznie.

• jednostka 35 kWe + 79,5 kWt,  - 262,5 MWh prądu
• jednostka 49 kWe + 106 kWt,  - 367,5 MWh prądu
• jednostka 70 kWe + 144 kWt. - 525 MWh prądu

Z powyższych informację wynika, że mała jednostka o mocy 49 kWe odpowiada instalacji fotowoltaicznej o mocy 360-400 kWp. Przy czym zachowana jest stała produkcja prądu, niezależnie od pory roku, dnia i pogody.

Dla kogo?

• suszarnie drewna
• zakłady rolno-spożywcze (np. suszenie zboża, owoców, kukurydzy),
• zakłady produkcji pelletu i brykietu,
• fermy drobiu i trzody chlewnej (ogrzewanie hal),
• ogrodnictwo i szklarnie
• zakłady meblarskie
• zakłady papiernicze

Przykład analizy – tradycyjny kocioł vs. kogeneracja

Porównując z nowoczesnym kotłem na biomasę o sprawności 88% (η = 0,88), zastosowanie kogeneracji wymaga spalenia około 76% więcej biomasy, aby wyprodukować tę samą ilość ciepła. Jednak z nadwyżki biomasy uzyskujemy dodatkowo 22% energii elektrycznej, co znacznie ulepsza wynik bilansu kosztów energii w firmie.

 Na podstawie spalania zrębki drzewnej przy koszcie 200 zł/tonę, przygotowaliśmy porównanie:

Powyższa analiza obejmuje jednostkę o mocy 49 kWe i 106 kWt, jej koszt  oscyluje w granicach 900 000 zł netto.

Wnioski:

Choć inwestycja w kogenerację biomasową wiąże się z wyższym zużyciem paliwa, zyskujemy tanią energię elektryczną, której koszt jest ponad 9-krotnie niższy niż zakup energii z sieci. Dzięki temu, w zakładach o dużym i stabilnym zapotrzebowaniu na ciepło i prąd, takie rozwiązanie nie tylko zwiększa efektywność energetyczną, ale również podnosi konkurencyjność przedsiębiorstwa.

Źródło: https://re2.energy/en/biomass-power-plants/overview-biomass-power-plant