Ciekawostki, Nauka i technologie, Nauka w Polsce, Opinie i komentarze, Opinie i komentarze, Rozwiązania dla przemysłu, Technika i przemysł, Technologie

Odzysk energii… z chłodu. Poprawa efektywności energetycznej – wymóg formalny czy realna potrzeba?

Fot. BEST Systemy Grzewcze
Fot. BEST Systemy Grzewcze

Jak doszło do tego, że opracowali Państwo technologię odzysku energii z chłodu skroplonych gazów?
W okresie poszukiwania przewagi konkurencyjnej, a co z tym związane – zmniejszenia kosztów produkcji wyrobu, nasza firma zwróciła uwagę na możliwość odzysku energii z przemiany fazowej gazów skroplonych. Naszym celem było efektywne zagospodarowanie energii na każdym etapie procesu produkcyjnego lub okołoprodukcyjnego. W rezultacie opracowaliśmy innowacyjną technologię odzysku energii chłodu z ciekłych gazów.

Na czym polega skraplanie gazów?
Proces skraplania gazu zachodzi w odpowiedniej temperaturze – niższej od temperatury krytycznej, przy ustalonym ciśnieniu. Zjawisko to potocznie nazywane jest punktem rosy.

Następstwem skraplania się gazu jest zmniejszenie odległości między cząsteczkami – substancja ulega procesowi kondensacji. Zjawisku towarzyszy również spadek temperatury, który powoduje spowolnienie poruszających się cząsteczek. W konsekwencji siły odziaływania między cząsteczkami wzrastają, aż do uzyskania nowego stanu równowagi. Całemu procesowi towarzyszy wydzielanie energii w postaci ciepła. Cząsteczki gazu skupiają się, tworząc zwartą masę, jednakże w odróżnieniu od ciał stałych nie powstają między nimi trwałe wiązania.

Po co w ogóle skraplać gazy?
Gazy technologiczne skrapla się z kilku powodów. Transport skroplonego gazu kriocysternami realizowany jest przy znacznie niższych ciśnieniach (0,3–0,4 MPa) niż gazów sprężonych (20–30 MPa). Skroplenie gazu powoduje, iż znacząco zmniejsza on swoją objętość, dzięki czemu umożliwia bezpieczne i uzasadnione ekonomicznie dostawy dużych wolumenów do odbiorców końcowych. Cysterna kriogeniczna dostarczająca skroplony metan jest w stanie jednorazowo przewieźć ciecz, która poddana procesowi regazyfikacji wytworzy około 22000 Nm3 metanu. Skraplanie gazu może być przeprowadzane również w celu usunięcia z niego zanieczyszczeń.

Proces skraplania gazów jest bardzo energochłonny i kosztowny. W jaki sposób można go realizować w sposób bardziej efektywny?
Rzeczywiście, skraplanie to bardzo energochłonny proces wielostopniowego oziębiania oraz oczyszczania, w wyniku którego otrzymujemy ciecz o bardzo niskiej temperaturze. W obrocie rynkowym dostępne są między innymi: skroplony azot o temperaturze –196oC; skroplony tlen o temperaturze –183oC oraz skroplony metan, który osiąga –163oC.

Aby proces był bardziej efektywny energetycznie, układy skraplania wykorzystują do schładzania gazu wsadowego naddatek energetyczny chłodu z ciekłego gazu wylotowego. Ponadto sprawność tego typu układów jest stale poprawiana poprzez kolejne modyfikacje. Trzeba jednak przyznać, że w dalszym ciągu bardzo duża ilość energii elektrycznej wykorzystywanej w tym procesie jest tracona w postaci energii termicznej.

Państwa firma, aby usprawnić proces regazyfikacji, postanowiła skupić się na odzysku energii z chłodu. Na czym polega ta technologia?
W wyniku wieloletnich badań i analiz procesu regazyfikacji metanu nasza firma uzyskała unikatową wiedzę na temat odzysku energii chłodu z ciekłego metanu. Na jednej z naszych stacji regazyfikacji zlokalizowanej na terenie Polski w 2012 roku uruchomiliśmy prototypowy wymiennik chłodu. Jako jednostka przeznaczona do badań urządzenie zostało wyposażone w pełny system monitoringu, pomiaru i archiwizacji parametrów. Zdobyte w ten sposób doświadczenia zaowocowały wykonaniem drugiego udoskonalonego egzemplarza o zmodyfikowanej konstrukcji. Odzyskana w wymienniku energia chłodu jest transportowana do użytkownika rurociągami za pośrednictwem glikolu.

Czy mogą Państwo zdradzić, ile energii jest w stanie zaoszczędzić Państwa technologia?
Dla zakładów zużywających gazy skroplone taki system może stworzyć dodatkowe korzyści pozyskania energii chłodu lub zmniejszenia wykorzystania energii elektrycznej zużywanej przez posiadane agregaty sprężarkowe. Dzięki zagospodarowaniu dotychczas traconej energii chłodu nasz odbiorca uzyskał dodatkowe zdolności produkcyjne bez inwestowania w rozbudowę posiadanej infrastruktury. Od dnia uruchomienia nasz innowacyjny prototypowy wymiennik przekazuje do instalacji glikolowej chłód w ilości 1,5–2,0 MWh na dobę.

Chcą Państwo promować technologię odzysku chłodu jako rozwiązanie wpływające na poprawę efektywności energetycznej. Czy w ten sposób przedsiębiorstwa mogą pozyskiwać białe certyfikaty?
Przedsiębiorstwa energetyczne zostały zobligowane do wprowadzania poprawy efektywności energetycznej posiadanych instalacji (art. 10 ust. 1) na zasadach określonych w aktualnie obowiązującej ustawie z dnia 20.05.2016 (obowiązuje od 01.10.2016) zastępującej Ustawę z dnia 15 kwietnia 2011 o efektywności energetycznej.

W przypadku niewykazania przez dane przedsiębiorstwo energetyczne realizacji celów powinno ono nabyć na rynku giełdowym tzw. białe certyfikaty i w ten sposób zrealizować nałożone na nie zobowiązanie. Po sześciokrotnej bezskutecznej próbie zakupu na rynku giełdowym białych certyfikatów lub gdy w sześciu sesjach cena zakupu białego certyfikatu przekracza wartość opłaty zastępczej, przedsiębiorstwo energetyczne może zrealizować nałożone ustawą zobowiązanie poprzez uiszczenie opłaty zastępczej w formie pieniężnej na konto NFOŚ. Art. 11 ust.1 dopuszcza możliwość zrealizowania nałożonego obowiązku poprzez uiszczenie opłaty zastępczej w wysokości 20% wartości obowiązku dla roku 2017, a dla roku 2018 – tylko 10%.

Podmioty gospodarcze zdolne do wykonania działań pozwalających na pozyskanie białych certyfikatów można podzielić na dwa rodzaje: podmioty zobligowane i podmioty niezobligowane. Przedsiębiorstwo niezobligowane dokonując modernizacji, w wyniku których następuje potwierdzona audytem energetycznym oszczędność energii w posiadanej infrastrukturze, nabywa prawa do białych certyfikatów, które następnie może odsprzedać na rynku giełdowym w cenie mniejszej bądź równej wartości białego certyfikatu ustalonej na dany okres rozliczeniowy. Na rok 2017 wartość opłaty zastępczej za przeliczeniową energetycznie tonę oleju opałowego wynosi 1500 PLN, natomiast na 2018 jej wartość wyniesie 2000 PLN. Ustawodawca dopuścił możliwość wsparcia dla przedsięwzięć służących efektywności energetycznej już zrealizowanych, lecz zakończonych nie wcześniej niż 01.01.2011.

Firma BEST Systemy Grzewcze może dla Państwa wykonać wszelkie analizy techniczno-ekonomiczne, projekt do pozwolenia na budowę, dostarczyć urządzenia, wykonać montaż zimnociągu oraz uruchomienie układu zakończone szkoleniem obsługi. Oferujemy również budowę infrastruktury kriogenicznej (stacji regazyfikacji) oraz sprzedaż LNG (skroplonego gazu ziemnego), który dostarczamy autocysternami.

Na jakie inne działania, które mają zwiększać Państwa konkurencyjność na rynku, stawia firma BEST?
W firmie BEST Systemy Grzewcze podstawowy proces wytwarzania stanowi spawanie. Specyfikacja wymagań dotyczących jakości dla procesów spawania jest bardzo ważna, ponieważ jakość tych procesów nie jest łatwo weryfikowana, dlatego też są one traktowane jako procesy specjalne. Jako firma jesteśmy świadomi, iż jakość nie może być sprawdzana w wyrobie, lecz powinna być razem z nim tworzona. W związku z tym podjęliśmy decyzję o rozszerzeniu funkcjonującego od dnia 16.12.2008 Systemu Zarządzania Jakością ISO 9001:2009 o wdrożenie pełnych wymagań jakości dotyczących spawania materiałów metalowych zgodnie z normą PN-EN ISO 3834-2.

Przykładowe obliczenia

Ile można zyskać, stosując instalację odzysku chłodu?

Założenia:
przepływ roztworu glikolu przez wymiennik: 16 m3/h,
temperatura glikolu wlotowego: 10oC,
temperatura glikolu wylotowego: 4oC,
ilość regazyfikowanego LNG: 460 kg/h,
koszt energii elektrycznej (łącznie z kosztami dystrybucji) w zakładzie: 350 PLN/MWh netto,
współczynnik konwersji dla tradycyjnych agregatów chłodniczych sprężarkowych: 5 kWh chłodu z 1 kWh energii elektrycznej,
uzyskany przez nasz wymiennik współczynnik konwersji to 0,18 kWh chłodu/kg LNG.

Obliczenia:
2 MWh chłodu/dobę: 5 = 0,400 MWhele/dobę; 30 dni x 0,400 MWhele/dobę x 350 PLN/MWhele = 4200 PLN/miesiąc) x 12 = 50400 PLN/rok,

Wartość białych certyfikatów dla 2017 roku:
2 MWh/dobę x 365 dni = 730 MWh/rok; 1 toe = 11,63 MWh,
730 MWh: 11,63 MWh = 62,769 toe.

Wyniki:
Oszczędność roczna wynikająca z mniejszego zużycia energii elektrycznej wyniesie:
4200 PLN/miesiąc x 12 = 50400 PLN/rok

W przypadku realizacji zadania w 2017 roku (wartość 1 toe wyniesie 1500 PLN/toe) uzyskamy prawa własności białych certyfikatów o łącznej wartości:
62,769 toe x 1500 PLN/toe = 94 153 PLN/rok

Realizacja zadania w 2018 roku (wartość 1 toe wyniesie 2000 PLN/toe) pozwoli nam zyskać prawa własności białych certyfikatów o łącznej wartości:
62,769 toe x 2000 PLN/toe = 125 538 PLN/rok

Przy założeniu spełnienia ww. założeń zwrot nakładów poniesionych na zakup i montaż nastąpi po około 4 latach eksploatacji. Kolejne lata użytkowania będą przynosiły korzyści wynikające z oszczędności energii elektrycznej.

W analizie efektywności należy również zwrócić uwagę na odpowiednią lokalizację urządzenia w stosunku do infrastruktury chłodniczej, ponieważ koszty wykonania (długość, przebieg) oraz jakość zimnociągu (zastosowana technologia) będą miały znaczący wpływ na uzyskane efekty ekonomiczne.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *