Energetyczne dylematy

 

Śledząc tendencje rozwoju energetyki światowej i krajowej, można zauważyć, że zarówno gaz, jak i węgiel są paliwami, które wykorzystuje się w podobnym wymiarze jako surowiec przeznaczony dla planowanych elektrociepłowni. Wiele jednak zależy od specyfiki poszczególnych inwestycji, np. w zakresie lokalizacji. W ZAK stoimy obecnie przed wyzwaniem wybudowania nowego bloku energetycznego, dlatego rodzi się pytanie, w jaki surowiec zainwestować? Kwestia tego typu była przedmiotem specjalistycznych analiz, w efekcie których prawdopodobnie zdecydujemy się na wykorzystanie węgla, głównie ze względu na wskaźniki ekonomiczne oraz logistykę. Koszt węgla jest niższy niż gazu, a spółka posiada infrastrukturę w postaci kolei, co definiuje efektywną i nieograniczoną w mocach logistykę. Ponadto potencjał ilościowy w górnictwie pozwala założyć bezpieczeństwo pokrycia zapotrzebowania przedsiębiorstwa na ten surowiec w przyszłości. Analizując wahania cen węgla na rynkach światowych, odnotowaliśmy względną stabilizację cenową. Dodatkowo opłaty za emisję CO₂ sa racjonalne i nie determinują znacząco kosztów wytwarzania ciepła. Technologie spalania węgla ciągle się rozwijają, wpływając jednocześnie na obniżenie szkodliwych emisji. Ważnym czynnikiem jest też kwestia zasadności biznesowej. W tym przypadku należy wziąć pod uwagę m.in. prognozy dotyczące ceny gazu czy energii elektrycznej. Dla nas ważna jest też cena np. jednostki cieplnej po uruchomieniu elektrociepłowni. Wszystkie tego typu czynniki wpływają na decyzję o wyborze optymalnego paliwa.

 

CEMEX Polska ma sprecyzowaną strategię dotyczącą paliw. Głównym założeniem jest maksymalizacja zużycia paliw alternatywnych i redukcja wykorzystania węgla. Wytyczony przez firmę cel, który chce ona osiągnąć do 2015 r. to substytucja ciepła z paliw alternatywnych na stałym poziomie 85%. Kluczowe projekty, realizowane w celu osiągnięcia tego wyniku, to budowa suszarni dla paliw alternatywnych pochodzenia komunalnego, która ma powstać do końca br. Ponadto firma ma zamiar wybudować do 2013 r. na terenie cementowni w Chełmie zakład produkujący paliwa alternatywne. Kolejny kierunek działań to produkcja energii elektrycznej z wykorzystaniem ciepła odpadowego uzyskanego z procesu wypału klinkieru. Prace nad tego typu projektem aktualnie trwają w cementowni Chełm. Firma prowadzi działania zmierzające do wykorzystania ciepła odpadowego z chłodnika oraz użycia go do produkcji energii elektrycznej. Celem jest obniżenie kosztu jednostkowego energii elektrycznej. Szacuje się, że moc produkcyjna  zakładu pokryje ok. 7% zapotrzebowania na energię elektryczną cementowni Chełm. Odzysk ciepła i produkcja energii pozwolą zredukować zakup energii elektrycznej z sieci zewnętrznej oraz umożliwią zagospodarowanie ciepła odpadowego, które obecnie odprowadzane jest do komina.

 

Nie ma jednej najlepszej technologii, która pozwalałby na podjęcie decyzji o finalnym wyborze idealnego źródła energii. Ostateczny werdykt stanowi więc pochodną uwarunkowań lokalizacyjnych oraz technologicznych przedsiębiorstwa. Najlepszym tego przykładem jest Grupa Kapitałowa ORLEN, w której w zależności od lokalizacji źródła energii, takimi paliwami są ciężki olej, węgiel kamienny, węgiel brunatny oraz gaz. Najprostszym i najskuteczniejszym sposobem zwiększenia efektywności wykorzystania energii pierwotnej paliwa wydaje się kogeneracja energii elektrycznej z wytwarzaniem ciepła. Tego typu proces pomaga obniżać koszty. Zakłady przemysłowe, posiadające odbiory ciepła, wykorzystują efekt skojarzonej gospodarki energetycznej, budując własne źródła. Wybór rodzaju źródła i paliwa uzależniony jest natomiast m.in. od wielkości i jakości parametrów, odbiorów ciepła, dostępności paliw, potencjału inwestycyjnego i zakładanego efektu energetycznego, jakim jest np. pokrycie tylko własnych potrzeb lub sprzedaż energii na rynku. Należy rozważyć, czy nowe źródło energii będzie bilansować się jedynie w obrębie zakładu, czy też większa produkcja energii elektrycznej sprzedawanej do sieci zasili energetykę zakładową dodatkowym strumień dochodów z zewnątrz. Przy planach rozwoju działalności w sektorze energetyki zawodowej wykorzystanie efektu kogeneracji zawsze podnosi efektywność inwestycji energetycznej, zapewniając pokrycie lokalnych potrzeb cieplnych.

 

Wszystko zależy od tego, jaka jest wielkość i charakterystyka zapotrzebowania na ciepło. Małe i zmienne, wynoszące do kilkudziesięciu ton/h pary wodnej, wskazuje raczej na kocioł gazowy lub opalany olejem opałowym lekkim. Tego typu źródło ciepła jest tanie inwestycyjnie i proste w obsłudze. Mały kocioł węglowy może okazać się nieopłacalny, ze względu na drogie urządzenia, oczyszczające spaliny i związaną z nim stałą obsługę. Gdy mamy do czynienia z dużym i w miarę stabilnym zapotrzebowaniem (>50 t/h pary wodnej), to warto zainteresować się turbiną gazową z odzyskiem ciepła (CCGT) lub klasycznym układem węglowym z odpowiednim oczyszczaniem spalin. Układ CCGT jest tańszy (ok. 1 mln euro/MWe), wymaga mniej miejsca, ale paliwo okazuje się 2-3 razy droższe od węgla. Elektrociepłownia węglowa jest znacznie droższa (> 2 mln euro/MWe) i wymaga dużej powierzchni. Niemałe znaczenie ma też fakt, że w przypadku paliwa węglowego, emisja CO₂ będzie znacznie wyższa przy niższej sprawności całego układu.

 

Do wypalania klinkieru, z którego produkuje się cement niezbędna jest bardzo wysoka temperatura wytwarzana w piecach cementowych. Potrzebne jest zatem paliwo, dzięki któremu, w procesie spalania, uzyskamy odpowiednią ilość energii. Jak wiadomo, węgiel jest zasobem nieodnawialnym, jego spalanie powoduje szkodliwe emisje, a ponadto jest drogi. Wszystko to sprawiło, że cementownie zaczęły wykorzystywać paliwa alternatywne wytwarzane z odpadów. W ciągu ostatnich trzech lat, obok istniejących zakładów, przetwarzających odpady na paliwo powstały nowe, wyposażone w najnowsze rozwiązania techniczne. W tym samym czasie w cementowniach usprawniono systemy dozowania paliw alternatywnych oraz znacząco zwiększono możliwości ich wykorzystania. W cementowniach Lafarge udało nam się praktycznie podwoić ilość współspalanych paliw alternatywnych i tym samym ograniczyć zużycie węgla. Można dziś bez dużego ryzyka stwierdzić, że polskie cementownie bazują na paliwie RDF czyli stałym paliwie wtórnym wytworzonym w przeważającej większości z niskiej jakości odpadów komunalnych. Na wartość energetyczną tego paliwa duży wpływ ma wilgotność, którą należy ustabilizować. Większość dużych producentów angażuje się w inwestycje zmierzające do obniżenia wilgotności, np. poprzez uzupełnienie linii produkcji paliw o suszarnie. Obserwując rozwój rynku paliw alternatywnych można mieć nadzieję, że ten kolejny, po zwiększeniu produkcji, krok w kierunku dostosowania wytwarzanego odpadu do wymagań, jakie stawia przemysł cementowy uda się osiągnąć. Mimo dużego potencjału rynku producentów paliw, tzw. wyścig do cementowni wygrają ci, którzy będą umieli przygotować powtarzalny i dobry jakościowo surowiec energetyczny. Ponadto poważnie rozważamy wykorzystanie ciepła z instalacji wypału klinkieru do podsuszania przyjmowanych paliw.

 

Zarząd Zakładów Azotowych Puławy (ZA „Puławy”) wspólnie z PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna zdecydował o budowie gazowo-parowej Elektrowni Puławy o mocy 800-900 MWe. Elektrownia będzie źródłem wytwarzania energii elektrycznej, pary technologicznej i wody grzewczej dla ZA „Puławy” i miasta, a także część produkowanej energii elektrycznej będzie zasilała Krajowy System Elektroenergetyczny. Uruchomienie elektrowni przewiduje się w 2017 r. Sprawność przetworzenia energii chemicznej paliwa w energię elektryczną w układzie gazowo-parowym, zdecydowanie przewyższa wartości uzyskiwane w konwencjonalnej elektrowni węglowej. Do atutów rozwiązania gazowo-parowego należy dodać zdecydowanie niższą emisyjność i wysoką elastyczność produkcji. Dyrektywa IED dotycząca emisji NOx, SO₂ i pyłów, wprowadza od 2016 r. dalsze ograniczenia w emisji. Z tego względu niezbędnym dla przedsiębiorstwa staje się zagwarantowanie możliwości pozyskania tańszej energii elektrycznej i ciepła. Będą one produkowane z gazu ziemnego, surowca o blisko dwukrotnie mniejszej emisyjności CO₂ od węgla kamiennego i niestwarzającego problemów związanych z utylizacją żużla i popiołu.

 

 

Opracowała: Barbara Krawczyk