wersja mobilna
Online: 719 Czwartek, 2018.02.22

Raporty

Energetyka odnawialna - nowy rynek dla branży automatyki i elektrotechniki - Strona 4

piątek, 11 lutego 2011 14:04

Energetyka odnawialna w Polsce była przez ponad pół wieku związana głównie z hydroenergetyką, a więc wykorzystaniem energii spadku wody do generowania prądu elektrycznego. W ostatnim dziesięcioleciu nastąpił duży wzrost w innych jej dziedzinach - szczególnie w energetyce wiatrowej, solarnej oraz wykorzystującej technologie biomasowe. Sprzyjała temu globalna popularyzacja tego typu rozwiązań oraz zmiany technologiczne skutkujące wzrostem dostępności i zmniejszeniem kosztów instalacji systemów do pozyskiwania prądu i ciepła z odnawialnych źródeł energii.

Spis treści » Część 1: Energetyka odnawialna - dlaczego, jaka i gdzie?
» W Unii Europejskiej i w Polsce
» Rynek rynkowi nierówny
» Część 2: Energetyka wiatrowa
» Energia z wiatru - jak?
» Automatyka w elektrowniach wiatrowych
» Usługi w energetyce wiatrowej
» Małe elektrownie pomysłem dla dostawców krajowych
» Czy w Polsce wieje wystarczająco silnie?
» Część 3: Energia z wody i biomasy
» Hydroenergetyka, czyli branża z tradycjami
» Bioenergetyka się rozwija
» Część 4: Energetyka słoneczna
» Pokaż wszystko

CZĘŚĆ 3: ENERGIA Z WODY I BIOMASY

Hydroenergetyka i pozyskiwanie energii z biomasy (biogazu) to popularne w Polsce i Europie sektory energetyki odnawialnej, których udziały w całości generowanej energii są większe niż suma tej pozyskiwanej z wiatru i słońca. Globalnie branże te dostarczają po kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt procent energii elektrycznej w różnych krajach na świecie. Kończąc pierwszą część raportu, przedstawiamy rozwój wymienionych dwóch dziedzin w Polsce.

HYDROENERGETYKA, CZYLI BRANŻA Z TRADYCJAMI

Fot. 4. Największy na świecie blok energetyczny opalany biomasą (peletami z drewna i słomy) o mocy 190MW powstaje właśnie w Elektrowni Połaniec; inwestycja ma wartość ponad miliarda złotych i realizowana jest przez Foster Wheeler na zamówienie GDF SUEZ Energia Polska S.A.

O ile energetyka wiatrowa i solarna to relatywnie nowe, aczkolwiek bardzo szybko rozwijające się sektory "zielonej" energetyki, od wielu lat - nawet na początku XX wieku - powstawały w Polsce liczne hydroelektrownie. Zasada ich działania jest dosyć intuicyjna - przepływ wody w rzece lub wody wypływającej ze zbiornika jest wykorzystywany do napędzania turbin generatorów, które wytwarzają prąd elektryczny.

W przypadku tego typu obiektów wydzielić można elektrownie z naturalnym dopływem wody (w tym ze zbiornikiem) oraz wersje szczytowo- pompowe, gdzie woda po napędzeniu turbin przepompowywana jest ponownie do zbiornika górnego w czasie, gdy zapotrzebowanie na prąd (i jego koszt) jest niższe. Jeżeli chodzi o moce, przyjmuje się, że duże elektrownie wodne dostarczają 10MW i więcej (choć podział ten jest umowny i zależny od kraju), natomiast pozostałe hydroelektrownie określane są mianem małych.

Wyróżnia się też mikroelektrownie, czyli instalacje o mocach rzędu kilkudziesięciu kilowatów. Hydroelektrownie włączane są zazwyczaj do krajowego systemu przesyłu energii i cechują się dużą sprawnością przetwarzania energii. Do najbardziej znanych w Polsce obiektów należy zapora i elektrownia wodna w Solinie, które powstały w latach 60. zeszłego wieku.

Zapora wybudowana na Sanie ma wysokość ponad 82 metrów, a elektrownia ma charakter szczytowo-pompowy. Po modernizacji zakończonej w 2003 roku moc elektrowni zwiększono do 200MW. Drugim dużym obiektem jest elektrownia Czorsztyn-Niedzica. Znajduje się ona w górnym biegu Wisły i jest to również elektrownia szczytowo-pompowa.

Największa w Polsce elektrownia, która powstała w latach 80. zeszłego wieku, znajduje się z kolei w Żarnowcu i ma moc około 700MW. Inne większe obiekty zlokalizowane są we Włocławku, w Porąbce (moc 500MW, druga największa elektrownia), Dębiu, Otmuchowie oraz Żarach. W Polsce działa też wiele mniejszych, kilkumegawatowych obiektów, przy czym część z nich powstała jeszcze w okresie międzywojennym.

Duża część omawianych elektrowni jest zdalnie zarządzana, a ich obsługa techniczna wiąże się z kontrolą pracy, utrzymaniem sprawności technicznej i okresowymi przeglądami oraz modernizacjami. Sądzić można, że interesującym na przyszłość obszarem rozwoju branży są małe elektrownie wodne. Mogą one być instalowane na małych ciekach i kanałach, przy czym czas całej inwestycji jest niedługi i wynosić może 1-2 lata.

BIOENERGETYKA SIĘ ROZWIJA

Rys. 9. Uproszczony schemat elektrowni biomasowej o mocy 2 do 10MW (źródło: Nexterra Energy, GE Energy)

Poza energią generowaną ze spadku wody istotnym na świecie źródłem energii odnawialnej jest biomasa, co obejmuje wykorzystanie różnorodnych substancji pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Ich źródłem są produkty, odpady i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także z przemysłu przetwarzającego tego typu produkty (np. drzewnego i meblarskiego). Definicja ta jest dosyć szeroka, przy czym do celów energetycznych wykorzystuje się w Polsce najczęściej kilka rodzajów biomasy.

Należą do nich przede wszystkim drewno i odpady drzewne (np. z produkcji) oraz słoma i ziarna. Średnio z 1ha użytków rolnych zbierać można rocznie 10-20 ton biomasy, co odpowiada pod względem wartości energetycznej typowo 5-10 tonom węgla. Na omawiane cele uprawiane są też tzw. rośliny energetyczne (szybko rosnące, o dużej wartości opałowej).

Do biomasy zalicza się również odpady organiczne powstające na różnych etapach uprawy i przetwarzania produktów spożywczych, osady ściekowe i makulaturę, przy czym ich znaczenie w branży energetycznej jest niewielkie. Biomasa użytkowana może być na różne sposoby - przede wszystkim bezpośrednio spalana w paleniskach otwartych i piecach oraz kotłach.

Jej wykorzystanie może przy tym obejmować małe instalacje domowe - np. podgrzewające wodę na cele ciepłownicze, oraz większe instalacje przemysłowe. Aby polepszyć jakość biomasy wykorzystywanej do celów energetycznych, jest ona odpowiednio sezonowana i doprowadzana do stanu niewielkiej wilgotności (rzędu 10%). Biomasę również brykietuje się, co zwiększa jej wartość opałową.

Po odpowiednim przygotowaniu dwie tony biomasy zastępują pod względem wartości opałowej średnio tonę węgla (szacunek ten zależy od jej typu i innych czynników). Należy jednak zaznaczyć, że produkty spalania biomasy i węgla oraz powstające odpady są różne - biomasa charakteryzuje się dużą zawartością związków alkalicznych, także fosforu i wapnia, w niektórych przypadkach też chloru, co może powodować szybszą korozję kotła, w której jest spalania.

Do jej pozytywnych cech zaliczyć można natomiast fakt, że podczas spalania powstają znacznie niższe ilości popiołu i siarki niż w przypadku węgla i podobnych paliw. Biomasa służyć może też do wytwarzania gazu generatorowego (w procesie zgazowania), a następnie napędzać turbinę gazową lub silnik spalinowy. Biomasa to nie tylko substancje stałe.

Może ona być wykorzystywana np. do grzania lub napędzania pojazdów w wersji płynnej (jako olej), a także występować jako popularne paliwo - biodiesel. Ważną dla energetyki pochodną biomasy jest biogaz, który jest gazem fermentacyjnym - głównymi jego składnikami są metan (od około 40 do 85% objętości) oraz dwutlenek węgla.

Skład biogazu zależy od zastosowanych substratów i procesu jego wytwarzania, a udział metanu stanowi o wartości opałowej tego paliwa. Biogaz o dużej zawartości metanu wykorzystany może być m.in. do produkcji energii elektrycznej w silnikach i turbinach oraz wytwarzania ciepła w kotłach gazowych.

Tabela 4. Tematy raportów w kolejnych numerach APA w 2011 roku

Znajduje on zastosowanie także w jednostkach kogeneracyjnych (do skojarzonej produkcja prądu, ciepła, ew. chłodu), napędzania pojazdów oraz w różnych procesach technologicznych. Tego typu biogaz wytwarzany jest w biogazowniach, gdzie wykorzystuje się typowo fermentację beztlenową.

W kraju istnieje obecnie, zgodnie z danymi Urzędu Regulacji Energetyki, około 135 elektrowni biogazowych (sumaryczna moc to około 80MW) oraz kilkanaście elektrowni biomasowych (o mocy sumarycznej wynoszącej 260MW). W kraju działają też dostawcy komponentów dla elektrowni biomasowych i biogazowych, a także firmy oferujące kompleksowe projekty i wykonawstwo "pod klucz" (patrz tabela 1 i 2).

Sądzić można, że ze względu na kwestie ekonomiczne (bioenergetyka jest jedną z tańszych form pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych) oraz dostępność surowców w Polsce, popularyzacja tej dziedziny będzie w kolejnych latach jednym z głównych kierunków rozwoju "zielonej" energetyki w kraju.

Geotermia...

...również zaliczana jest do odnawialnych źródeł energii. W Polsce wykorzystanie wód termalnych ogranicza się jednak właściwie do celów rekreacyjno-leczniczych oraz w pewnym stopniu ciepłowniczych. Powodem tego jest fakt, że zasoby wód geotermalnych występują zazwyczaj na głębokościach 1 do 3 tys. metrów, a ich temperatura średnia to 20 do 100°C.

Tymczasem w energetyce ekonomicznie opłacalne jest użycie wód wydobywanych z głębokości do 2 tys. m, gdy ich temperatura przekracza 150°C i jednocześnie stopień zasolenia jest jak najmniejszy. Dostępne u nas zasoby można jednak wykorzystywać w pompach ciepła, co może służyć do zastosowań związanych z ciepłownictwem - ogrzewania mieszkań i innych budynków.

CZĘŚĆ 4: ENERGETYKA SŁONECZNA

Energetyka słoneczna obejmuje, biorąc pod uwagę stosowane technologie i rodzaje konwersji energii słonecznej, kilka grup rozwiązań. Wykorzystuje się tutaj konwersję fototermiczną polegającą na przekształcaniu w kolektorach energii promieniowania słonecznego w energię cieplną, a następnie jej użycie do grzania wody lub innej cieczy, oraz fotowoltaiczną, gdzie do produkcji energii elektrycznej wykorzystuje się ogniwa fotowoltaiczne. Stosowane rozwiązania, możliwości automatyzacji wytwarzania modułów fotowoltaicznych oraz polski rynek branżowy opisano w drugiej części raportu, która opublikowana zostanie w marcowym numerze APA.

Zbigniew Piątek

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach
(oprócz tych, gdzie zaznaczono inaczej) są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym
przeprowadzonym wśród firm działających w branży energetyki odnawialnej w Polsce.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Czujniki prądów wirowych eddyNCDT 3001 o zakresie 6 i 8 mm w nowych obudowach M18

2018-02-22   | WObit E.K.J.Ober s.c.
Czujniki prądów wirowych eddyNCDT 3001 o zakresie 6 i 8 mm w nowych obudowach M18

Czujniki prądów wirowych znanej serii eddyNCDT 3001 firmy Micro-Epsilon są obecnie dostępne w nowych wersjach na zakresy pomiarowe 6 i 8 mm, zamykanych w obudowach M18. Są to czujniki skompensowane temperaturowo, zapewniające krótki czas i dużą dokładność pomiaru w aplikacjach ze wszystkich dziedzin przemysłu.
czytaj więcej

Moduł COM Express Type 6 z mikroprocesorami Core 7. generacji

2018-02-22   |
Moduł COM Express Type 6 z mikroprocesorami Core 7. generacji

Najnowszy komputer jednopłytkowy formatu COM Express z oferty firmy IBASE Technology, ET975 został wyposażony w niskonapięciowy mikroprocesor Core i7/i5/i3 7. generacji (Kaby Lake-U) produkowany w procesie 14 nm. Jest to komputer energooszczędny o dużej mocy obliczeniowej, mogący znaleźć zastosowanie w automatyce przemysłowej, kioskach multimedialnych i aparaturze medycznej.
czytaj więcej

Nowy numer APA