Samproduktion av el, värme och kyla - Projektanalys

En presentation över ämnet: "Samproduktion av el, värme och kyla - Projektanalys"— Presentationens avskrift:

1 Samproduktion av el, värme och kyla - Projektanalys
Kurs I analys av “gröna”energiprojekt Kraftvärmeverk Foto: Warren Gretz, DOE/NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

2 Målsättningar Gå igenom grunderna för kraftvärme och andra samproduktionssystem Illustrera de viktigaste övervägandena vid analys av samproduktionsprojekt Introducera RETScreen® Kraftvärmemodell som kan hantera separat eller samproduktion av el, värme och kyla

3 Vad kan en kraftvärmeanläggning erbjuda?
Elektricitet Värme Byggnader Samhällen Industriella processer …men även… Effektivare energianvändning Mindre avfall och emissioner Minskade överföringsförluster Möjligheter att utnyttja fjärrvärmesystem Kylning Biobränsleeldad anläggning, USA Foto: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

4 Motiv för kraftvärmesystem
Traditionell storskalig elproduktion är ineffektiv 50 till 66% av energin förloras som värme Denna värme kan användas för industriprocesser, för lokaluppvärmning, varmvatten eller kylning El är i allmänhet värdefullare än värme Energi som förloras vid separat elproduktion Biomassa och Geotermisk energi 1 024 Kol Omvandlingsförluster Från värmekraftverk 24 726 Egenförbrukning 963 Total primär- energi för elproduktion 40 180 Överföringsförluster 1 338 Olja 3 215 Gas 8 384 Brutto elproduktion 15 454 Industri 5 683 Netto elproduktion 14 491 El till förbrukare 13 153 Övrig förbrukn 7 470 Nuclear 7 777 Vattenkraft 2 705 Adapted from World Alliance for Decentralized Energy

5 Samproduktionskonceptet
Samtidig produktion av två eller fler former av nyttig energi från en energikälla (kallas kraftvärme vid samtidig produktion av el och värme) Användning av spillvärme från värmekraftverk är ett exempel Rökgaser 15 enheter Värmeåtervinningsverkningsgrad (55/70)=78,6% Totalverkningsgrad (30+55/100)=85,0% Värme 55 enheter Värme- last Avgaspanna Värme i rökgaser 70 enheter El Bränsle enheter 30 100 enheter Generator Värmekraftverk Ellast

6 Samproduktion Utrustning och processer
Utrustning för kylning Kompressor Absorptions kylare Värmepump, etc. Utrustning för värmeproduktion Panna (hetvatten, varmluft) Värmeväxlare för spillvärme Heat pump, etc. Elproduktionsprocesser Ångturbin Förbränningsmotor Gasturbin Gas turbine-combined cycle Bränslecell, etc. Gasturbin Foto: Rolls-Royce plc Kylanläggning Foto: Urban Ziegler, NRCan

7 Samproduktionsbeskrivning Energikällor
Fossila bränslen Naturgas Diesel och eldningsoljor Kol, torv. Förnybara bränslen Hyggesrester Industriellt avfall Deponigas och rötgas Jordbruksavfall Kommunalt avfall Energigrödor etc. Geotermisk energi Vätgas etc. Biomassa för kraftvärme Foto : Warren Gretz, DOE/NREL Geotermisk geyser Foto : Joel Renner, DOE/ NREL PIX

8 Samproduktionsbeskrivning Tillämpningar
Fjärrvärmeanläggningar Industriprocesser Bostadsområde Uppvärmning av industrilokal, köpcentrum eller enskild bostad El och värme, stadshuset i Kitchener Foto : Urban Ziegler, NRCan El och fjärrvärme från deponigas, Sverige Mikroturbin vid växthus Foto : Urban Ziegler, NRCan Foto : Urban Ziegler, NRCan

9 Fjärrvärmesystem Värme från en samproduktionsanläggning kan distribueras till ett stort antal byggnader i en närliggande tätort för uppvärmning eller kylning. Värmen distribueras med hetvatten i isolerade rör nerlagda i marken på 0,6 till 0,8 m djup Fördelar jämfört med enskild uppvärmning: Högre verkningsgrad Bättre rening av utsläpp Säkerhet Bekvämlighet Enklare drift Nackdel: Högre anläggningskostnad Kraftvärmeverk Fjärrvärmeledningar Foto : SweHeat Foto : SweHeat

10 Systemkostnad för samproduktion
Stor variation i kostnaderna Anläggningskostnad Elproduktion Värmeutvinning Kylproduktion Elanslutning Mark och tillfartsvägar Fjärrvärmeledningar Driftkostnader Bränsle Drift och underhåll Reservdelar och reparationer

11 Överväganden vid kraftvärmeprojekt
Tillförlitlig, långsiktig bränsleförsörjning Kapitalkostnader måste hållas under kontroll Nödvändigt med ”kunder” för både värme och el Försäljning av el till nätet måste förhandlas om inte all el används internt Kapaciteten bestäms typiskt av baslast för värme (d v s minsta värmelast vid normal drift) Värmeeffekten typiskt 100% till 200% av eleffekten. Värme kan användas för kylproduktion med absorptionskylare Risker förknippade med osäkerheter om framtida el- och bränslepriser samt skatter och subventioner

12 Exempel: Canada Enstaka byggnader
Byggnader som kräver uppvärmning, kylning och säker elförsörjning Sjukhus, skolor, köpcentra, lantgårdar etc Sjukhus, Ontario, Canada Foto : GE Jenbacher Förbränningsmotor Avgaspanna för ånggenerering Foto : GE Jenbacher Foto : GE Jenbacher

13 Exempel: Sverige och USA Flera byggnader med ledningsnät
Grupp av byggnader försörjda med central anläggning för generering av värme/kyla och el (Anläggning för värme och el = kraftvärmeverk) Universitet, kommersiella centra, samhällen, sjukhus, industriområden etc. Fjärrvärme eller fjärrkylasystem Kraftvärmeverk Gasturbin vid MIT, Cambridge, Mass. USA Foto : SweHeat

14 Exempel: Brazilien Industriprocesser
Bagass som bränsle vid sockerbruk, Brazilien Industrier med högt, konstant värme eller kylbehov är bra kandidater för samproduktion Bränsle Brännkammare Kompressor Gasturbin Generator Ellast Foto : Ralph Overend/ NREL Pix Rökgaser Tillsatsbränsle Luft Ånga Speciellt tillämpligt i industrier som genererar avfall som kan användas som bränsle för samproduktion Avgas- panna Ångturbin Generator Ellast Matar- vatten Avtappning Mottryck Värme -last Värme -last Kondensor

15 Exempel: Canada och Sverige Deponigas
Avfallsdeponier producerar metangas när avfallet förmultnar Gasen kan användas som bränsle för produktion av värme, kyla eller el Deponigassystem Ångproduktion Process Deponi med rörsystem för uppsamling av gas Kompressor Kylare/tork Elproduktion Filter Fackla Foto : Gaz Metropolitan Kraftvärme från deponigas, Sweden Foto : Urban Ziegler, NRCan

16 RETScreen® Kraftvärmeprojektmodell
Världsomfattande analys av energiproduktion, livscykelkostnader och minskning av växthusgasemissioner Uppvärmning, kylning, elproduktion och alla kombinationer av dessa Ång- eller gasturbiner, pannor, förbränningsmotorer, bränsle- celler, kompressorer etc. Allehanda energikällor, som fossila bränslen, biobränslen, vind och sol Flera driftstrategier möjliga Deponigasverktyg Fjärrvärme- och fjärrkylasystem Omfattar även: Flera språk, omkoppling mellan enhetssystem och användarverktyg

17 RETScreen® Kraftvärmemodell
Bränsle Värme- produktion Värme Värme- last Värme Återvunnet värme Kan hantera olika typer av projekt Endast uppvärmning Endast elproduktion Endast kylning Samproduktion: Värme och el Kyla och el Värme och kyla Värme, kyla och el Kyl- anläggning Kyla Kyllast Elektricitet Elektricitet Bränsle El- produktion Ellast

18 RETScreen® Kraftvärmemodell Värmesystem
Värmelast kW Topp- last Mellan- last Baslast Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Månad Värme El Kyla

19 RETScreen® Kraftvärmemodell Kylsystem
Kyllast kW Topp- last Baslast Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Månad Värme El Kyla

20 RETScreen® Kraftvärmemodell Elsystem
Ellast kW Topplast Mellanlast Baslast Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Månad Värme El Kyla

21 RETScreen® Energiberäkning vid samproduktion
Uppskatta last och efterfrågan Värmeprojekt Kylprojekt och/eller Elprojekt Definiera utrustningens karakteristiska egenskaper Beräkna levererad energi och motsvarande bränsleförbrkning Se e-lärobok Clean Energy Project Analysis: RETScreen® Engineering and Cases Combined Heat and Power Project Analysis Chapter Förenklat flödesschema för kraftvärmemodell

22 Exempel på validering av RETScreen® kraftvärmemodell
Övergripande validering av oberoende konsult (FVB Energy Inc.) och av ett stort antal representanter för industrier, energiföretag, myndigheter och universitet Jämförelser med flera andra modeller och/eller mätvärden med utmärkta resultat (t ex prestandaberäkningar för ångturbin jämförda med GE:s simuleringsprogram för energiprocesser GateCycle) Jämförelse av beräknade ångturbinprestanda Kpph = lbs/hr

23 Slutsatser Samproduktion t ex som kraftvärme, möjliggör effektiv användning av värme som annars skulle ”gå till kråkorna” RETScreen calculates demand and load duration curves, energy delivered, and fuel consumption for various combinations of heating, cooling and/or power systems using minimal input data RETScreen ger möjligheter att genomföra preliminära utredningar av energiförsörjningsalternativ till låg kostnad

24 Frågor? www.retscreen.net Modul för analys av kraftvärmeprojekt
RETScreen® Internationell kurs i analys av "gröna" energiprojekt För mer information, besök RETScreens hemsida