HCOIE Kogeneracijska Postrojenje na Biomasu

" PODRŠKA DEVELOPERIMA - PRIMJERI NAJBOLJE PRAKSE ZA KOGENERACIJU NA DRVNU BIOMASU"

Projekt:

Obnovljivi izvori energije

Darovnica:

GEF/IBRD TF054973

Ugovor br:

TF054973/OIE-CTT-5/2008

Support to the developers - Best practices in biomass combined heat and power (CHP) in wood industry and forest sector Renewable Energy Resources Project GEF/IBRD Grant – TF054973, Project No. P071464

Zagreb, veljača 2009.

CTT

HBOR

CENTAR ZA TRANSFER TEHNOLOGIJE - CTT Ivana Lučića 5, HR-10000 Zagreb

HRVATSKA BANKA ZA OBNOVU I RAZVITAK Strossmayerov trg 9, HR-10000 Zagreb,

Projekt:

Obnovljivi izvori energije

Darovnica:

GEF/IBRD TF054973

Ugovor br:

TF054973/OIE-CTT-5/2008

" PODRŠKA DEVELOPERIMA - PRIMJERI NAJBOLJE PRAKSE ZA KOGENERACIJU NA DRVNU BIOMASU"

Autori:

Dr.sc. Dražen Lončar, dipl. ing.

Goran Krajačić, dipl. ing Milan Vujanović, dipl. ing

Direktor CTT - a Prof. dr. Ivan Juraga

Zagreb, veljača 2009.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

2

CTT

HBOR

SADRŽAJ 1.

UVOD

2.

KOGENERACIJA

10

2.1

Definicija i prednosti

10

2.2.

Kogeneracijski koncepti

11

3.

TEHNOLOGIJE KORIŠTENJA BIOMASE

15

3.1.

Izgaranje

15

3.2.

Rasplinjavanje

20

3.3

Tehnološki procesi

22

3.3.1

Postrojenje parne turbine

23

3.3.2.

Parni motor

26

3.3.3.

Organski Rankineov ciklus (ORC)

27

3.3.4.

Plinski motor

28

3.3.5.

Plinska turbina s indirektnim zagrijavanjem

31

3.4.

Preliminarna usporedba tehno-ekonomskih pokazatelja

32

3.4.1

Metodologija

32

3.4.2

Rezultati proračuna

33

3.4.3

Rasprava rezultata proračuna isplativosti

37

4.

DIMENZIONIRANJE KOGENERACIJSKOG POSTROJENJA

43

4.1

Izbor optimalne veličine postrojenja

43

4.2

Analiza toplinske potrošnje

44

4.3.

Tehnički parametri postrojenja

47

4.4.

Karakteristične konfiguracije postrojenja

49

4.4.1.

Postrojenje koje pokriva toplinske potrebe lokacije

49

4.4.2.

Postrojenje koje proizvodi viškove toplinske energije

51

4.5

Procjena investicijskih troškova

53

4.6.

Profitabilnost

54

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

8

3

CTT

HBOR

4.7.

Analiza osjetljivosti

55

4.7.1

Veličina postrojenja

55

4.7.2.

Utjecaj specifičnog investicijskog troška

56

5.

OSTALI ELEMENTI STUDIJE IZVODLJIVOSTI

57

5.1.

Izbor lokacije

57

5.2.

Raspoloživost biomase

58

5.2.1

Nabavka potrebne količina sječke

59

5.2.2

Radijus ekonomičnog transporta drvne biomase

62

5.3.

Utjecaj na okoliš

64

5.3.1.

Emisije štetnih tvari

64

5.3.2

Izvadak iz uredbe o graničnim vrijednostima emisija

70

5.3.3.

Smanjenje emisija

72

5.4.

Određivanje ogrjevne vrijednosti

72

5.5.

Prihvatljivost projekta za lokalnu zajednicu

77

6.

PRIMJERI PRELIMINARNE ANALIZE

79

Prilog A: Tvrtka za proizvodnju parketa i piljene građe

80

Prilog B: Kogeneracija na biomasu u proizvodnji furnira i parketa

97

Prilog C: Kogeneracija na šumsku sječku u sustavu područnog grijanja manjeg naselja.

Prilog D.

Kogeneracijsko postrojenje s rasplinjavanjem drvne sječke i plinskim motorom – preliminarna analiza opravdanosti izgradnje u tvrtki drvne industrije

109

122

7.

KORIŠTENJE RETSCREEN ALATA - ISKUSTVA

139

8.

LITERATURA

144

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

4

CTT

HBOR

POPIS SLIKA Slika 2.1. Usporedba gubitaka u odvojenoj i kogeneracijskoj proizvodnji električne i toplinske energije 10 Slika 2.2. Kogeneracijsko postrojenje s protutlačnom turbinom

12

Slika 2.3. Kogeneracijsko postrojenje s kondenzacijskom turbinom s reguliranim oduzimanjem

12

Slika 2.4. Kogeneracijsko postrojenje s plinskom turbinom

13

Slika 3.1. Shematski prikaz procesa izgaranja na nagnutoj rešetki [12]

16

Slika 3.2. Nagnuta, vodom hlađena, vibrirajuća rešetka za izgaranje biomase [13]

17

Slika 3.3. Suvremeni kotao na biomasu s izgaranjem na nagnutoj rešetki [14]

17

Slika 3.4. Rotirajuća konična rešetka s donjim dovodom goriva [15]

18

Slika 3.5. Presjek ložišta s izgaranjem u fluidiziranom sloju: mjehurićasti (lijevo) i cirkulirajući (desno) [16] 19 Slika 3.6. Shema protustrujnog reaktora i faze procesa rasplinjavanja u nepokretnom sloju [17]

20

Slika 3.7. Shema protustrujnog-uzlaznog (updraft) i istostrujnog – silaznog (downdraft) reaktora [19]21 Slika 3.8. Tržišni status i raspon primjene različitih tehnologija korištenja biomase u kogeneraciji [20]22 Slika 3.9. Kogeneracijsko postrojenje na biomasu s protutlačnom parnom turbinom i kotlom za izgaranje na rešetki [15]

24

Slika 3.10. Kogeneracijsko postrojenje na biomasu snage 20 MWe s kotlom za izgaranje u fluidiziranom sloju, kondenzacijskom parnom turbinom s reguliranim oduzimanjima i regenerativnim zagrijavanjem napojne vode [22]

25

Slika 3.11. Kogeneracijsko postrojenje na biomasu s parnim motorom i pomoćnim kondenzatorom [23] 26 Slika 3.12. Shema ORC kogeneracijskog postrojenja na biomasu [24,25]

28

Slika 3.13. Shema kogeneracijskog postrojenja s rasplinjačem biomase i plinskim motorom [26]

29

Slika 3.14. Shema kogeneracijskog postrojenja s briketiranjem suhe drvne sječke, rasplinjačem i plinskim motorom [29]

30

Slika 3.15. Shema kogeneracijskog postrojenja s plinskom turbinom i indirektnim zagrijavanjem zraka [31] 31 Slika 3.16. Specifični trošak proizvodnje električne energije za različite cijene šumske sječke, 4000 h/a, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, cijena isporučene topline 20 €/MWh 34 Slika 3.17. Specifični trošak proizvodnje električne energije za različite cijene toplinske energije, 4000 h/a, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, cijena sječke 15 €/MWh 35 Slika 3.18. Specifični trošak proizvodnje električne energije u kogeneracijskom postrojenju u u sustavu područnog grijanja, za različito trajanje ekvivalentnog pogona na nazivnoj snazi, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, cijena sječke 15 €/MWh, cijena isporučene topline 20 €/MWh 36 Slika 3.19. Specifični trošak proizvodnje električne energije u kogeneracijskom postrojenju u drvnoj industriji, za različito trajanje ekvivalentnog pogona na nazivnoj snazi, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, trošak nabavke sječke 0 €/MWh, naknada za isporučenu toplinu 0 €/MWh. 37 Slika 3.20. Specifični investicijski trošak za kogeneracijska postrojenja područnog grijanja ložena biomasom u SR Njemačkoj [35]

41

Slika 3.21. Specifični investicijski trošak termoelektrane ložene biomasom [41]

41

Slika 4.1. Toplinsko opterećenje grijanja pogona i sušara, II. tjedan veljače 2005.

45

Slika 4.2. Satne vrijednosti vanjske temperature i toplinskih opterećenja u 2005. godini

45

Slika 4.3. Krivulje trajanja toplinskih opterećenja

46

Slika 4.4. Teoretski i praktični potencijal sustava područnog grijanja

47

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

5

CTT

HBOR

Slika 4.5. Satno i mjesečno toplinsko opterećenje

48

Slika 4.6. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja i proizvodnje električne i toplinske energije, kogeneracija i vršni kotao

49

Slika 4.7. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja, postrojenja s parnim motorom

50

Slika 4.8. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja, postrojenje s rashladnim kondenzatorom

52

Slika 4.9. Struktura investicijskog troška za postrojenje s izgaranjem krute biomase na rešetki i parnom turbinom snage 5 MW [41]

53

Slika 4.10 Ovisnost IRR o snazi postrojenja (kWt), Pel/Q=0.15

55

Slika 4.11. Ovisnost IRR o specifičnom investicijskom trošku (EUR/kWe), Pel/Q=0.15

56

Slika 5.1. Utjecaj izdašnosti područja DB, iskoristivosti i specifičnog investicijskog troška na specifični trošak proizvodnj električne energije u postrojenjima različite snage 63

Slika 5.2. Raspodjela primarnog i sekundarnog zraka za izgaranje u ložištu kotla s izgaranjem biomase na rešetki [57]

65

Slika 5.3 Recirkulacija dimnih plinova u ložištu kotla s izgaranjem biomase na rešetki [57]

65

Slika 5.4. Ciklonski odvajač čestica i pepela [58]

67

Slika 5.5. Multiciklonski odvajač čestica [59]

67

Slika 5.6. Elektrostatski taložnik - suhi [60]

68

Slika 5.7. Vrećasti filtar [60, 61]

68

Slika 5.8. Ovisnost donje ogrjevne vrijednosti o vlažnosti biomase

76

Slika 5.9. Ovisnost gustoće i ogrjevne vrijednosti drveta (izraženo u MJ/m3, MWh/m3 i MWh/t) o vlažnosti

76

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

6

CTT

HBOR

POPIS TABLICA Tablica 3.1. Tehnoekonomske značajke kogener. postrojenja snage 580 – 2.700 kWe [35]

34

Tablica 3.2. Struktura investicijskih troškova - kogeneracijska postrojenja 2004. [37]

39

Tablica 3.3. Struktura investicijskih troškova – kogeneracijska postrojenja 2008. [38]

40

Tablica 3.4. Usporedba investicijskih troškova u kogeneracijsko i kondenzacijsko postrojenje različitog kapaciteta s izgaranjem biomase na rešetki 42 Tablica 4.1. Tehnički parametri kogeneracijskog postrojenja

47

Tablica 4.2. Rezultati simulacije postrojenja s parnim motorom (Q = [750 ... 1.600] kWt, Pel/Q = 0,15; minimalno opterećenje 20 %) 50 Tablica 4.3. Rezultati simulacije ORC kogeneracije (Q = [750 ... 1.600] kWt, Pel/Q = 0,20; minimalno opterećenje 10 %) 51 Tablica 4.4. Rezultati simulacije postrojenja s rashladnim kondenzatorom

52

Tablica 4.5. Indikatori profitabilnosti

55

Tablica 5.1 Potencijal proizvodnje šumske sječke u 2008. godini, Šumska biomasa, d.o.o i Hrvatske šume, d.o.o. [46] 60 Tablica 5.2. Tehničke značajke opreme za uklanjanje čestica i pepela iz dimnih plinova [60-61]

68

Tablica 5.3 Svojstva krutih biogoriva [63]

73

Tablica 5.4.Elementarna analiza drvne sječke, kore, slame i otpadnog drveta [64]

73

Tablica 5.5. Gustoća i donja ogrjevna vrijednost različitih vrsta suhog drveta [65, 66]

75

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

7

CTT

1.

HBOR

UVOD

Strateške odrednice hrvatske energetske politike usmjerene su k povećanju udjela obnovljivih izvora energije u neposrednoj potrošnji, pri čemu se najveće povećanje očekuje u korištenju biomase u energetske svrhe. Potencijal biomase u RH razmjerno je velik i obuhvaća šumski i drvno-industrijski ostatak, ogrjevno drvo, ostatak iz poljoprivrede, te biomasu prikupljenu pri održavanju cesta i infrastrukturnih objekata. U sljedećem desetljeću predviđa se udvostručenje korištenja biomase u energetskim pretvorbama kako zbog primjene poticajnih mjera, tako i zbog razvoja domaće drvoprerađivačke industrije [1]. Izgradnjom i pogonom kogeneracijskih postrojenja na drvnu biomasu povećat će se udjel i omogućiti učinkovito korištenje obnovljivih izvora energije, te na taj način višestruko doprinijeti ispunjavanju ciljeva energetske politike RH. Uspostavom poticajnog zakonodavnog okvira za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije aktualizirane su aktivnosti planiranja i realizacije projekata izgradnje novih i revitalizacije starih energetskih postrojenja za iskorištavanje drvnog ostatka u drvnoj industriji. Trenutno je u različitim fazama razvoja više projekata kogeneracijskih postrojenja u tvrtkama koje raspolažu s relativno velikim količinama drvnog ostatka [2]. Zanimanje za izgradnju postrojenja manjeg kapaciteta postoji praktički u svim drvoprerađivačkim tvrtkama, a energetska postrojenja koja kao gorivo koriste drvnu biomasu zauzimaju središnje mjesto i u brojnim planovima toplifikacije naselja.

Prilikom donošenja investicijske odluke u prvi plan se stavlja pitanje izbora tehnologije i veličine kogeneracijskog postrojenja koje će tijekom eksploatacijskog razdoblja omogućiti siguran, tehnički i ekonomski optimalan, te ekološki prihvatljiv pogon. Kod određivanja optimalne veličine postrojenja uobičajeno se razmatra mogućnost nabavke dodatnih količina drvnog ostatka, ponajprije šumske sječke [3], pa se u skoroj budućnosti može očekivati rast potražnje za ovim, u domaćim okvirima još nedovoljno iskorištenim, energentom.

Izvjesno je da će na tržištu šumske biomase vlasnicima energetskih postrojenja konkurirati proizvođači iverice, peleta, industrija papira, kao i kupci koji već danas otkupljuju viškove drvne biomase i izvoze ih u susjedne zemlje. Realno je pretpostaviti da će se za energetske pretvorbe povremeno morati koristiti i biomasa lošije kvalitete što će se neminovno odraziti na pogonske značajke kogeneracijskog postrojenja. Očekivani porast potražnje za šumskom sječkom inicirao je osnivanje specijalizirane tvrtke za prikupljanje, iveranje i dopremanje šumske biomase [4].

Prilikom izbora tipa, veličine i konfiguracije kogeneracijskog postrojenja u okvirima zadane toplinske potrošnje potrebno je analizirati niz tehničkih i financijskih Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

8

CTT

HBOR

parametara kao što su: iskoristivost (ukupna i električna), raspoloživost, pouzdanost, složenost održavanja, značajke pogona na nižim opterećenjima, vlastita potrošnja električne energije, razina automatizacije, visina investicije... Pri analizi u obzir treba uzeti ne samo podatke koje deklariraju proizvođači opreme nego i podatke o sličnim postrojenjima koja su u pogonu. U nedostatku novijih domaćih iskustava (pogon posljednjih kogeneracija loženih drvnim ostatkom u RH obustavljen je devedesetih godina prošlog stoljeća) potrebno je objektivno i nepristrano analizirati podatke o aktualnom stanju tehnologija kao i podatke o pogonu kogeneracijskih postrojenja loženih drvnom biomasom [5].

Elaborat je pored uvodnog organiziran u još četiri poglavlja. U drugom poglavlju istaknute su prednosti kogeneracijske proizvodnje električne i toplinske energije kao i najčešće primjenjivi koncepti kogeneracijskih postrojenja koja kao gorivo koriste biomasu. Najznačajnije tehnologije pretvorbe krute biomase, izgaranje i rasplinjavanje, opisane su u trećem poglavlju zajedno s prikazom tehnoloških procesa u kojima se proizvodi električna i toplinska energija. U četvrtom poglavlju razmotrena je problematika određivanja veličine i konfiguracije kogeneracijskog postrojenja te razrađen model ekonomske analize. U petom poglavlju definirani su elementi studije izvodljivosti koji utječu na mogućnost uklapanja postrojenja u specifično okruženje odabrane lokacije. Zaključno su predstavljeni rezultati preliminarne tehno-ekonomske analize opravdanosti izgradnje kogeneracijskih postrojenja na nekoliko karakterističnih lokacija.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

9

CTT

HBOR

2.

KOGENERACIJA

2.1

Definicija i prednosti

U današnje vrijeme svjesni smo činjenice da racionalno gospodarenje energijom predstavlja ključnu pretpostavku održivog razvoja. Društvo se usmjerava na korištenje efikasnijih tehnologija, koje će omogućiti maksimalno iskorištenje primarne energije u svim energetskim procesima, te pored ekonomskih ostvariti i ekološke uštede, doprinoseći tako smanjivanju štetnog utjecaja na okoliš.

Kogeneracija je tehnologija istovremene proizvodnje električne i korisne toplinske energije. Potencijalna mjesta za primjenu kogeneracije nalaze se svugdje gdje postoji istovremena potreba za električnom i toplinskom energijom. Osim energana u različitim industrijama, kogeneracija je pogodna za sustave daljinskog grijanja, za hotele, bolnice, zračne luke, trgovačke centre, sportske dvorane ili bazene.

Prednosti kogeneracijskih sustava, u odnosu na sustave odvojene opskrbe vidljive su pri usporedbi gubitaka koji nastaju proizvodnjom električne i toplinske energije.

Za istu količinu primarne energije (fosilnog goriva, vodika, biomase, industrijskog ili poljoprivrednog otpada) kogeneracijsko postrojenje isporučit će u nekim slučajevima i do 40 % više električne i toplinske energije nego sustav s odvojenom opskrbom. Ilustracija usporedbe gubitaka odvojene i kogeneracijske proizvodnje prikazana je slici 2.1.

Slika 2.1. Usporedba gubitaka u odvojenoj i kogeneracijskoj proizvodnji električne i toplinske energije

Veličina kogeneracijskog postrojenja kreće se u rasponu od nekoliko kilowatta do više stotina megawatta. Postrojenja čija snaga ne prelazi 1 MWe nazivaju se male kogeneracije dok se postrojenja snage do 50 kWe nazivaju mikrokogeneracije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

10

CTT

HBOR

Potencijalna mjesta za primjenu kogeneracije nalaze se svugdje gdje postoji istovremena potreba za električnom i toplinskom energijom. Kao minimalni preduvjet isplativosti kogeneracije najčešće se definira postojanje kontinuirane potrebe za toplinskom energijom u trajanju od najmanje 4.500 sati godišnje.

Kogeneracijsko postrojenje projektira se i vodi s ciljem pokrivanja toplinskih potreba procesa ili objekta.

Promicanje i razvoj visokoučinkovite kogeneracije toplinske i električne energije koja se temelji na ekonomski opravdanim potrebama za toplinskom i rashladnom energijom s ciljem štednje primarne energije i smanjenja emisija ugljičnog dioksida prioritet je EU i predmet Direktive 2004/8/EZ Europskog Parlamenta i Vijeća od 11. veljače 2004. godine koja je transponirana i u hrvatsko zakonodavstvo skupom podzakonskih akata koji uređuju proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije [6-9]. U Direktivi je korisna toplinska energija definirana kao toplinska energija proizvedena za pokrivanje ekonomski opravdane potrošnje. Pri tome ekonomski opravdana potrošnja ne prelazi potrebe za grijanjem ili hlađenjem koje bi se u tržišnim uvjetima mogle zadovoljiti proizvodnim procesima različitim od kogeneracije.

Kogeneracija omogućava: − učinkovitije korištenje energije goriva, − snižavanje troškova proizvodnje električne energije i topline, − smanjenje emisija ugljičnog dioksida po jedinici proizvedene energije, − proizvodnju električne energije na mjestu potrošnje, − izbjegavanje gubitaka u prijenosu i distribuciji, − veću sigurnost i fleksibilnost opskrbe.

2.2.

Kogeneracijski koncepti

U glavne elemente kogeneracijskog postrojenja ubrajaju se: pogonski stroj, električni generator, sustav za iskorištavanje otpadne topline i sustav vođenja procesa. Klasifikacija kogeneracijskih tehnologija provodi se najčešće prema tipu pogonskog stroja kojim se pogoni električni generator.

Najčešće se za pogon električnog generatora koriste parne turbine, plinske turbine, kombinirani proces plinske i parne turbine, te motori s unutarnjim izgaranjem. U novije vrijeme na tržište se vraćaju i stari koncepti (kao što su parni stapni motor ili Stirlingov motor), ali i nove tehnologije koje se nalaze u različitim stadijima komercijalizacije kao što su gorivni članci, mikroturbine, organski Rankine-ov ciklus, parni vijčani motor ili plinske turbine s indirektnim zagrijavanjem radnog medija. U nastavku su ukratko prikazani najznačajniji koncepti koji se primjenjuju u kogeneracijskim postrojenjima koja kao gorivo koriste krutu biomasu.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

11

CTT

HBOR

U primjeni je najrašireniji koncept kogeneracijskog postrojenja s parnom turbinom.

Vodena para proizvedena u generatoru pare (parnom kotlu) se nakon ekspanzije u parnoj turbini koristi za grijanje vode u sustavu područnog grijanja i/ili u industrijskom procesu. Načelno se razlikuju postrojenja s protutlačnom parnom turbinom i postrojenja s kondenzacijskom turbinom s reguliranim oduzimanjem što je i shematski prikazano na slikama 2.2 i 2.3. Kod postrojenja protutlačne turbine proizvodnja električne energije ovisi o promjenjivoj potrošnji toplinske energije te protutlaku pare koji je određen zahtjevima potrošača. Kod postrojenja kondenzacijske turbine s reguliranim oduzimanjem na proizvodnju električne energije osim promjenjive toplinske potrošnje utječe i tlak kondenzacije koji ovisi o temperaturi i raspoloživoj količini rashladnog medija (vode ili zraka).

Slika 2.2. Kogeneracijsko postrojenje s protutlačnom turbinom

Slika 2.3. Kogeneracijsko postrojenje s kondenzacijskom turbinom s reguliranim oduzimanjem

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

12

CTT

HBOR

Kod kogeneracijskih postrojenja s plinskom turbinom koje je shematski prikazano na slici 2.4 plinska turbina koristi se za proizvodnju električne energije (ili za pogon kompresora i pumpi), a vrući ispušni plinovi koriste se za proizvodnju toplinske energije (tople/vrele vode i/ili procesne pare) u kotlu na otpadnu toplinu.

Slika 2.4. Kogeneracijsko postrojenje s plinskom turbinom

Na sličnom konceptu temelje se i kogeneracijska postrojenja s plinskim motorom u kojima se za proizvodnju toplinske energije koristi kotao na ispušne plinove. Kao dodatni "izvor" toplinske energije koriste se hladnjaci rashladne vode i ulja. Za razliku od "konvencionalnih" postrojenja u kojima se kao gorivo najčešće koristi prirodni plin, u postrojenjima na biomasu kao gorivo se koristi reaktorski plin dobiven rasplinjavanjem krutih goriva ili bioplin dobiven procesom anaerobne digestije.

U postrojenjima s plinskom turbinom ili s plinskim motorom toplinska energija dimnih plinova može se iskoristi i za proizvodnju pare u kotlu na ispušne plinove, a ekspanzijom pare u parnoj turbini moguće je proizvesti dodatne količine električne energije. Ovaj koncept, poznat još i kao kombinirani proces plinske i parne turbine, omogućava integraciju i nekoliko plinskih turbina (ili plinskih motora) i parnih turbina u jednom postrojenju. Značajnija primjena kombiniranog procesa u postrojenjima koja kao gorivo koriste biomasu očekuje se u budućnosti ponajprije zbog znatno bolje iskoristivosti i mogućnosti proizvodnje većih količina električne energije [10].

Za ilustraciju pogonskih značajki kogeneracijskih postrojenja uobičajeno se koristi omjer električne i toplinske snage (P/Q) u kojem u brojniku P označava snagu na pragu elektrane (snaga na generatoru umanjena za snagu pumpi i ventilatora) a Q korisnu toplinsku snagu postrojenja. Omjer električne i toplinske snage značajno utječe na ekonomičnost pogona kogeneracijskog postrojenja koji se uobičajeno vodi u ritmu potražnje za toplinskom energijom. Postrojenje s višim P/Q omjerom proizvesti će više električne energije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

13

CTT

HBOR

Referentni P/Q omjeri za kogeneracijska postrojenja koja koriste fosilna goriva iznose: − 0,45 za postrojenje s kondenzacijskom turbinom i reguliranim oduzimanjima, − 0,45 za postrojenje s protutlačnom turbinom, − 0,55 za postrojenja s plinskom turbinom i kotlom na otpadnu toplinu, − 0,75 za postrojenja s motorom s unutarnjim izgaranjem, − 0,95 za kombinirani proces plinske i parne turbine.

Povećanje P/Q omjera doprinosi ekonomičnosti pogona (kroz mogućnost proizvodnje veće količine električne energije) i povećava atraktivnost ulaganja u kogeneracijsko postrojenje. Kogeneracijska postrojenja koja kao gorivo koriste biomasu uobičajeno imaju niži P/Q omjer. Za postrojenja do 5 MW omjer se kreće u rasponu 0,15 - 0,30. Za postrojenja snage 5 - 20 MWe vrijednosti omjera su između 0,35 i 0,45 i tek veća postrojenja na biomasu postižu P/Q omjer veći od 0,45.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

14

CTT

3.

HBOR

TEHNOLOGIJE KORIŠTENJA BIOMASE

U kogeneracijskoj proizvodnji električne i toplinske energije iz biomase dominira tehnologija izravnog izgaranja krute biomase u ložištima termoenergetskih postrojenja. Načelno se razlikuju dva tipa izgaranja krute biomase: samostalno, u postrojenjima manje i srednje snage, te suizgaranje (suspaljivanje) s fosilnim gorivima (najčešće ugljenom) u postrojenjima srednje i velike snage. Među tehnologijama čije se značajnije korištenje u proizvodnji električne energije očekuje u budućnosti na prvom mjestu je rasplinjavanje biomase s korištenjem plina za pogon plinskih motora ili plinskih turbina.

3.1.

Izgaranje

Premda je troškovno najpovoljniji način korištenja biomase u proizvodnji električne energije suspaljivanje u ugljenom loženim termoelektranama [11], poticajno zakonodavno okruženje u mnogim razvijenim zemljama omogućilo je ekspanziju postrojenja koja kao gorivo koriste isključivo biomasu. Kapacitet postrojenja za samostalno izgaranje biomase (na rešetki ili u fluidiziranom sloju) određen je prije svega količinom goriva koje se na ekonomičan način može prikupiti i transportirati na lokaciju elektrane. Ograničena raspoloživost goriva i visoki transportni troškovi uvjetuju izgradnju postrojenja manjeg kapaciteta koja tek u rijetkim slučajevima premašuju 30 MWe. U usporedbi s ugljenom loženim elektranama postrojenja ložena biomasom su skuplja i manje efikasna. Električna iskoristivost postrojenja loženih samo krutom biomasom, određena kao omjer proizvedene električne energije i energije dovedene gorivom, u pravilu je niža od 20 % za postrojenja kapaciteta do 5 MWe, a rijetko kada premašuje 30 % kod većih postrojenja. Tek novija postrojenja kapaciteta većeg od 20 MWe, koja su izgrađena nakon 2000. godine postižu iskoristivost veću od 30 % zahvaljujući primjeni usavršenih tehnologija izgaranja, korištenju suhog goriva i podizanju parametara svježe pare (iznad 100 bar i 500 °C).

U postrojenjima za samostalno izgaranje biomase uglavnom se koriste sljedeće tehnologije izgaranja: izgaranje u nepokretnom sloju u ložištima s rešetkom, izgaranje u mjehurićastom fluidiziranom sloju, te izgaranje u cirkulirajućem fluidiziranom sloju.

Ložišta s izgaranjem na rešetki predstavljaju razvijenu, tržišno zrelu i dugo vremena standardnu tehnologiju izgaranja biomase koja se u različitim izvedbama nalazi u ponudi brojnih proizvođača energetske opreme. Rešetka omogućava izgaranje sječke, piljevine, krupne i komadne biomase. Prikladna je i za izgaranje vlažnih goriva, različite kvalitete, kao i goriva s visokim udjelom pepela. Kvalitetno vođenje procesa izgaranja na rešetki podrazumijeva homogenu distribuciju goriva po čitavoj površini i ravnomjerno dovođenje primarnog zraka koji se upuhuje ispod rešetke. Nehomogenosti u dovodu primarnog zraka mogu izazvati stvaranje šljake, Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

15

CTT

HBOR

povećati količinu letećeg pepela i povećati pretičak zraka potreban za osiguravanje potpunog izgaranja.

S obzirom na način dovođenja goriva u ložište razlikuju se rešetke s donjim i rešetke s gornjim dovodom goriva. Rešetke s donjim dovodom goriva prikladne su za postrojenja manjih snaga i za izgaranje biomase koja sadrži malo pepela kao što su drvna sječka i piljevina. Biomasa koja sadrži veće količine pepela, kao što je kora drveta, slama žitarica ili trava, zahtijeva efikasniji sustav uklanjanja pepela. U ložištima s donjim dovodom goriva sinterirane ili rastaljene čestice pepela prekrivaju gorivi sloj. Kroz pokrov od pepela povremeno izbija mješavina goriva i zraka što može nepovoljno djelovati na stabilnost procesa izgaranja.

Kod većih sustava koristi se gornji dovod goriva na rešetku koja može biti izvedena u različitim varijantama: horizontalna, nagnuta, lančasta, stepenasta, stacionarna, pomična u jednom smjeru, rotirajuća ili vibrirajuća. Na slici 3.1. shematski je prikazan proces izgaranja na nagnutoj rešetki. Proces se odvija u sljedećim fazama: sušenje (smeđi dio gorivog sloja), piroliza i izgaranje hlapivih tvari (žuti dio gorivog sloja), te izgaranje drvenog ugljena (crveni dio). Svaka pojedina čestica goriva prolazi kroz sve tri faze procesa izgaranja.

Slika 3.1. Shematski prikaz procesa izgaranja na nagnutoj rešetki [12]

Suvremena rješenja sustava izgaranja uključuju kontinuirano pomičnu i vodom hlađenu rešetku, automatski nadzor i regulaciju visine sloja, te regulaciju brzine vrtnje ventilatora primarnog zraka. Primarni zrak dovodi se ispod rešetke i sekcijski kako bi se osigurala točno određena količina potrebna za pokrivanje potreba za primarnim zrakom u zoni sušenja, zoni rasplinjavanja i zoni izgaranja. Sekcijska regulacija protoka primarnog zraka osigurava stabilan proces izgaranja i na nižim opterećenjima, kao i regulaciju potrebnog omjera primarnog i sekundarnog zraka u cilju minimiziranja produkcije dušikovih oksida. Različite izvedbe nagnutih i vibrirajućih rešetki, s gornjim dovodom goriva koriste se za izgaranje biomase u postrojenjima u relativno širokom rasponu kapaciteta od 5 MWt do 120 MWt. Ilustracija nagnute, vodom hlađene vibrirajuće rešetke prikazana je na slici 3.2 Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

16

CTT

HBOR

Slika 3.2. Nagnuta, vodom hlađena, vibrirajuća rešetka za izgaranje biomase [13]

Kod suvremenih izvedbi velikih kotlova za izgaranje biomase na rešetki primjena naprednih tehničkih rješenja omogućava stabilno i efikasno izgaranje, smanjenje emisije ugljičnog monoksida kao i količine neizgorenih čestica u dimnim plinovima.

Shema suvremenog kotla s izgaranjem biomase na nagnutoj rešetki prikazana je na slici 3.3.

1.

međuspremink goriva

2.

dobava goriva

3.

rešetka

4.

ložište

5.

pregrijač pare

6.

isparivač

7.

ekonomajzer

8.

zrak za izgaranje

9.

vlažno otpepeljavanje

10. odvod dimnih plinova

Slika 3.3. Suvremeni kotao na biomasu s izgaranjem na nagnutoj rešetki [14]

Za postrojenja čiji proizvodni kapacitet ne premašuju 7 MWe i 20 MWt razvijena su i rješenja s rotirajućom konusnom rešetkom s donjim dovodom goriva kao što je

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

17

CTT

HBOR

ilustrirano na slici 3.4. Sustav je instaliran na više od 100 lokacija toplana ili kogeneracijskih postrojenja u Europi, Kanadi i Rusiji.

Slika 3.4. Rotirajuća konična rešetka s donjim dovodom goriva [15]

Ložišta s izgaranjem u fluidiziranom sloju razvijena su u prvom redu zbog boljeg izgaranja ugljena i s ciljem smanjenja emisija sumpornih i dušikovih oksida. S vremenom je primjena ove tehnologije proširena na biomasu kao i na druga niskoenergetska goriva koja nisu pogodna ili su nepraktična za konvencionalno izgaranje.

Ložišta s izgaranjem u mjehurićastom sloju (engl. bubbling fluidised bed - BFB) prikladna su za postrojenja čija je snaga veća od 10 MWt. Na dnu BFB ložišta nalazi se sloj pijeska ispod kojeg se kroz distribucijsku ploču upuhuje primarni zrak.

Promjer zrnaca slikatnog pijeska obično je 1 mm dok brzina zraka fluidizacije varira između 1 i 2,5 m/s. Temperatura sloja održava se u rasponu između 800 i 900 °C posredstvom ugrađenog izmjenjivača topline kroz koji protječe pregrijana vodena para. Sekundarni zrak uvodi se kroz nekoliko ulaza smještenih u gornjem dijelu ložišta. Zrak za izgaranje upuhuje se stupnjevano što omogućuje smanjenje emisija NOx. Porastom brzine primarnog zraka na 5 do 10 m/s i smanjivanjem promjera zrnaca pijeska na 0,2 do 0,4 nastaju preduvjeti za stvaranje cirkulirajućeg sloja (engl. circulating fluidised bed – CFB). Zrnca pijeska se podižu i zajedno s dimnim plinovima transportiraju do ciklona gdje se odvajaju i vraćaju u sloj. Regulacija temperature sloja osigurana je ili ugradnjom izmjenjivača u sloj ili putem hlađenja cijevnih stijena ložišta. Izražena turbulencija cirkulirajućeg sloja u usporedbi s mjehurićastim omogućava bolji prijelaz topline s dimnih plinova na stijenke ložišta.

CFB omogućava bolju raspodjelu zraka i povoljniji razmještaj ogrjevnih površina.

Najveći nedostaci CFB tehnologije su razmjerno veliko ložište (što za posljedicu ima povećanje nabavne cijene), relativno velik udjel krutih čestica i pepela u dimnim plinovima (u usporedbi s BFB), veliki gubici inertnog materijala (s pepelom lete i Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

18

CTT

HBOR

zrnca pijeska), te zahtjevniji proces pripreme goriva (mogu izgarati samo čestice ograničene veličine 0,1 do 40 mm.

Tehnologije izgaranja u mjehurićastom ili cirkulirajućem fluidiziranom sloju omogućavaju stvaranje homogenijih uvjeta izgaranja te smanjenje udjela ugljičnog monoksida i dušikovih oksida u dimnim plinovima, te su u tom smislu bolja u usporedbi sa starijim izvedbama ložišta s izgaranjem na rešetki. Presjek ložišta s izgaranjem u fluidiziranom sloju prikazan je na slici 3.5.

Slika 3.5. Presjek ložišta s izgaranjem u fluidiziranom sloju: mjehurićasti (lijevo) i cirkulirajući (desno) [16]

Na izbor tehnologije izgaranja utječu veličina postrojenja, značajke biomase, dopuštena razina emisije štetnih tvari, količina i opseg održavanja koje je investitor/vlasnik spreman prihvatiti. Izbor tehnologije izgaranja nema prevelik utjecaj na specifični potrošak topline u postrojenju. Na specifični potrošak topline vše utječe konfiguracija parno turbinskog procesa.

Suvremena postrojenja s izgaranjem na rešetki uobičajeno su jeftinija od postrojenja s izgaranjem u fluidiziranom sloju. Fluidizacija sloja povećava efikasnost izgaranja ali i zahtijeva dodatnu energiju za pogon ventilatora zraka što povećava vlastitu potrošnju električne energije kogeneracijskog postrojenja.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

19

CTT

3.2.

HBOR

Rasplinjavanje

Rasplinjavanje biomase predstavlja alternativu klasičnim procesima izgaranja i proširuje mogućnosti korištenja biomase. Rasplinjavanjem se kruta biomasa transformira u gorivi ili reaktorski plin koji se može koristiti za pogon plinske turbine, plinskog motora ili gorivnih članaka u proizvodnji električne energije, ali i u procesima kemijske sinteze za proizvodnju etanola ili drugih organskih proizvoda.

Glavne faze procesa rasplinjavanja: − sušenje goriva, na temperaturi do približno 200 °C − piroliza (zagrijavanje bez kisika do temperature od približno 500 °C) − oksidacija (na temperaturama sloja do 900 °C) − i redukcija (pri temperaturi do približno 1200 °C) ilustrirane su na slici 3.6., na shematskom prikazu procesa rasplinjavanja u protustrujnom reaktoru.

PLIN BIOMASA

SUŠENJE PIROLIZA REDUKCIJA OKSIDACIJA PEPEO

PARA I ZRAK

Slika 3.6. Shema protustrujnog reaktora i faze procesa rasplinjavanja u nepokretnom sloju [17]

U procesu rasplinjavanja biomasa se najprije zagrijava i suši. Potrebna toplina osigurana je izgaranjem manje količine sirovine. Tijekom procesa pirolize, koji započinje na temperaturi od približno 200 °C hlapivi sastojci goriva isparavaju. U Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

20

CTT

HBOR

parnoj smjesi nalaze se ugljični monoksid, vodik, metan, ugljični dioksid, hlapivi katran i voda. Kruti ostatak goriva je drveni ugljen koji se transformira u reaktorski plin s pomoću sredstva za rasplinjavanje (najčešće se koriste zrak, kisik, ugljični dioksid ili vodena para). Drveni ugljen reagira s kisikom sadržanim u sredstvu za rasplinjavanje i proizvodi reaktorski plin koji se sastoji od ugljičnog monoksida, vodika i metana. Ako se kao sredstvo za rasplinjavanje koristi zrak, gorivi plinovi zauzimaju približno 40 % ukupnog volumena reaktorskog plina dok ostatak čine dušik i ugljični dioksid.

Gorivne komponente reaktorskog plina uključuju ugljični monoksid, vodik, metan, te male količine etana i propana. Reaktorski plin može sadržavati i određene količine ugljičnog dioksida i vodene pare. Točan sastav reaktorskog plina ovisi o temperaturama i tlakovima na kojima se proces odvija kao i o sastavu biomase.

Načelno viši tlakovi pospješuju efikasnost pretvorbe ugljika, a proizvodi se i više metana i vodene pare. Više temperature potiču proizvodnju ugljičnog monoksida i vodika. Reaktorski plin na izlazu iz rasplinjača sadrži različite količine štetnih tvari kao što su spojevi dušika i sumpora, ugljikovodike (katran), te čestice pepela, te se prije daljnjeg korištenja u pravilu mora očistiti. Čišćenje nije nužno ukoliko je reaktorski plin predviđen za izravno izgaranje u ložištu [18].

Rasplinjavanje još nema status potpuno komercijalne tehnologije. Postoji relativno velik broj različitih tehnoloških rješenja koja se razlikuju s obzirom na mjesto dodavanja, način zagrijavanja, smjerove strujanja sredstva za rasplinjavanje i goriva (istostrujni, protustrujni, uzlazni, silazni reaktori). Za kogeneracijska postrojenja na biomasu najčešće se koriste istostrujni i protustrujni reaktori s rasplinjavanjem na nepokretnoj rešetki koji su shematski prikazani na slici 3.7. U pogonu je i više demonstracijskih postrojenja s rasplinjavanjem u fluidiziranom sloju. protustrujni /uzlazni reaktor

gorivo

istostrujni/silazni reaktor

gorivo

reaktorski plin

sušenje ~ 200°C piroliza ~ 500°C rasplinjavanje ~ 900°C

zona sušenja zona pirolize

sredstvo za rasplinjavanje

zona oksidacije

izgaranje ~ 1200°C zona redukcije

reaktorski plin

sredstvo za rasplinjavanje pepo/drveni ugljen

pepo/drveni ugljen

Slika 3.7. Shema protustrujnog-uzlaznog (updraft) i istostrujnog – silaznog (downdraft) reaktora [19]

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

21

CTT

HBOR

Glavna značajka uzlaznog (updraft) rasplinjača je mogućnost korištenja relativno vlažnih goriva (s masenim udjelom vlage i do 50 %) kao i sječke različite veličine (5 - 100 mm). Pogodni su za primjenu u postrojenjima u rasponu kapaciteta od 10 kWt do 20 MWt. U najavi je i serijska proizvodnja [10].

Kod silaznih ili nizstrujnih (downdraft) rasplinjača produkti pirolize prolaze kroz vruću zonu rasplinjavanja drvenog ugljena što u znatnoj mjeri snižava udio katrana u reaktorskom plinu. Niži udjeli katrana omogućavaju primjenu jednostavnijeg, a time i jeftinijeg sustava čišćenja reaktorskog plina koji je nužan na postrojenjima koja reaktorski plin koriste za pogon motora s unutarnjim izgaranjem. Silazni rasplinjači osjetljiviji su na veličinu čestica (20 -100 mm) i na vlažnost goriva koja je ograničena na 20 %. Postrojenja se mogu izvesti u rasponu kapaciteta 10 kWt do 10 MWt. Glavna prepreka komercijalizaciji je osjetljivost na kvalitetu goriva, jer samo visokokvalitetno gorivo jamči nizak sadržaj katrana u reaktorskom plinu. Kod silaznih rasplinjača uočen je i problem održavanja pogonskih parametara na opterećenjma nižim od nazivnog [19].

3.3

Tehnološki procesi

Pored tehnologije primarne pretvorbe biomase (izgaranje ili rasplinjavanje) kogeneracijska postrojenja razlikuju se i prema implementiranom tehnološkom procesu. Trenutni tržišni status različitih tehnologija kao i raspon primjena s obzirom na veličinu kogeneracijskog postrojenja ilustriran je na slici 3.8., dok su odabrani procesi detaljnije opisani u nastavku.

Slika 3.8. Tržišni status i raspon primjene različitih tehnologija korištenja biomase u kogeneraciji [20]

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

22

CTT

3.3.1

HBOR

Postrojenje parne turbine

Većina kogeneracijskih postrojenja loženih biomasom temelji se na Rankineovom kružnom procesu s pregrijanom vodenom parom. Napojna voda zagrijava se i isparava u parnom kotlu (generatoru pare), a zatim pregrijava do stanja koje će osigurati ekspanziju pretežno suhe pare u turbini. Nakon ekspanzije u turbini para kondenzira u izmjenjivaču (koji služi za pokrivanje toplinskih potreba lokacije) i/ili u kondenzatoru. Kondenzat se pumpama kondenzata transportira do napojnog spremnika u kojem se otplinjava, a zatim pumpa natrag u kotao.

S obzirom na oštećenja koje kapljice kondenzata mogu izazvati na turbinskim lopaticama kod projektiranja parametara procesa vlažnost pare u izlaznom turbinskom stupnju uobičajeno se ograničava na 12 %. Na stanje pare na izlazu iz turbine, pored tlaka i temperature svježe pare na ulazu u turbinu, utječe i stanje rashladnog medija odnosno vrsta toplinske potrošnje koju kogeneracijsko postrojenje podmiruje.

Ukoliko postrojenje proizvodi samo električnu energiju para u turbini ekspandira do najnižeg mogućeg tlaka koji je određen temperaturom i raspoloživom količinom rashladnog medija (zraka ili vode). Kod kondenzacijskih postrojenja temperatura rashladne vode na izlazu iz kondenzatora (uobičajeno 20-30 °C) preniska je za ekonomično iskorištavanje topline preuzete kondenzacijom.

Ukoliko je postrojenje predviđeno za pokrivanje toplinskih potreba lokacije ili sustava područnog grijanja para će kondenzirati na višem tlaku koji će ovisiti potrebnoj temperaturi vode na izlazu iz izmjenjivača. U sustavima područnog grijanja polazna temperatura vode kreće se ovisno o namjeni ili godišnjem dobu u rasponu od 80 °C do 130 °C i uobičajeno ovisi i o vanjskoj temperaturi. Ukoliko zahtjevi industrijskog procesa propisuju više parametre ogrjevnog medija tlak i temperatura reguliranog oduzimanja ili tlak i temperatura kondenzacije pare biti će viši. Što su temperatura i tlak (ili protutlak) oduzimanja odnosno kondenzacije viši, to je manji toplinski pad u turbini (ili dijelu turbine), a s time i mogućnost proizvodnje električne energije.

Ukupna iskoristivost kogeneracijskog procesa definirana je kao omjer zbroja proizvedene električne i toplinske energije i energije utrošenog goriva. Premda je ukupna iskoristivost kogeneracijskog procesa viša u usporedbi s kondenzacijskim postrojenjima, kogeneracijska postrojenja imaju nižu iskoristivost proizvodnje električne energije. Analiza pogonskih pogonskih podataka za kogeneracijska postrojenja koja kao gorivo koriste biomasu [21] pokazuje da se u rasponu snage postrojenja od 1-20 MWe električna iskoristivost kreće od 15 do 20 % što je u usporedbi sa kondenzacijskim postrojenjima slične snage za barem 5 % niže.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

23

CTT

HBOR

Kogeneracijsko postrojenje manje snage (1,3 MWe/8 MWt) s ložištem s izgaranjem na rešetki, parnom turbinom, te ciklonskim i elektrostatskim odvajačem pepela shematski je prikazano na slici 3.9.

Slika 3.9. Kogeneracijsko postrojenje na biomasu s protutlačnom parnom turbinom i kotlom za izgaranje na rešetki [15]

Kod kogeneracijskih postrojenja manje snage (< 5 MWe) pored relativno niske električne iskoristivosti (niža od 20 %) nedostatak predstavljaju i visoki specifični investicijski troškovi koji premašuju 4.000 EUR/kWe. Kod novijih postrojenja srednje snage (zbog ograničene raspoloživosti biomase to su već postrojenja snage 20 MWe) za povećanje električne iskoristivosti (do 35 %) primjenjuju se različite mjere: od podizanja parametara svježe pare i uvođenja međupregrijanja pare, do regenerativnog zagrijavanja napojne vode i sušenja goriva otpadnom toplinom dimnih plinova.

Mjere povećanja iskoristivosti parno-turbinskog procesa temelje se prije svega na povećanju prosječne temperature dovođenja topline. Mogućnost povećanja temperature i tlaka pregrijane pare ograničena je svojstvima materijala od kojih se izrađuju komponente parovoda i parne turbine. Skuplji materijali (visokolegirani čelici) koji omogućavaju pogon do 600 °C primjenjuju se za postrojenja većih snaga. Za manja postrojenja primjenjuju se niskolegirani čelici prikladni za pogon na temperaturama svježe pare do 550 °C. Koncept međupregrijanja pare temelji se na dodatnom zagrijavanju pare nakon ekspanzije u visokotlačnom dijelu turbine, a prije uvođenja u srednje ili niskotlačni dio turbine. Prednost međupregrijanja ogleda se u povećanju prosječne temperature izmjene topline što doprinosi iskoristivosti ciklusa i omogućava proizvodnju veće količine mehaničke/električne energije za istu količinu goriva. S Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

24

CTT

HBOR

međupregrijanjem se snižava i vlažnost pare koja prolazi kroz niskotlačni dio turbine što smanjuje eroziju lopatica koju uzrokuju kapljice kondenzata. Parno turbinski proces s međupregrijanjem omogućava i povećanje ulaznog tlaka svježe pare i/ili smanjenje tlaka kondenzacije uz zadržavanje vlažnosti niskotlačne pare na niskim vrijednostima.

Regenerativno zagrijavanje (predgrijavanje) napojne vode uobičajeno se realizira u seriji kaskadno povezanih izmjenjivača u kojima je potrebna energija za zagrijavanje napojne vode osigurana kondenzacijom pare koja se na različitim tlakovima odvaja u turbini.

U prošlosti je primjena mjera povećanja iskoristivosti bila ekonomična samo na postrojenjima većih snaga (iznad npr. 50 MWe) dok se u novije vrijeme slijedom izražene potrebe za što efikasnijim iskorištavanjem energije primarnog goriva pokazuje opravdanost primjene i na manjim postrojenjima. Na slici 3.10. prikazana je shema postrojenja na biomasu u izgradnji snage 20 MWe na kojem je primijenjena većina mjera za povećanje iskoristivosti procesa.

Slika 3.10. Kogeneracijsko postrojenje na biomasu snage 20 MWe s kotlom za izgaranje u fluidiziranom sloju, kondenzacijskom parnom turbinom s reguliranim oduzimanjima i regenerativnim zagrijavanjem napojne vode [22]

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

25

CTT

HBOR

3.3.2. Parni motor Parni motori su u upotrebi još od 18. stoljeća u različitim industrijskim postrojenjima.

U modernom vremenu ustupili su svoje mjesto parnim turbinama koje omogućavaju efikasniju proizvodnju električne energije. Prostor za povratak parnih motora, ponajprije u industrijske energane, otvorio se povećanjem zanimanja za mala kogeneracijska postrojenja ložena biomasom. Na slici 3.11 prikazana je shema kogeneracijskog postrojenja na biomasu s parnim motorom.

Slika 3.11. Kogeneracijsko postrojenje na biomasu s parnim motorom i pomoćnim kondenzatorom [23]

Proces s parnim motorom načelno se ne razlikuje od procesa s parnom turbinom.

Izgaranjem biomase u parnom kotlu proizvodi se pregrijana para koja se koristi za pogon parnog motora odnosno električnog generatora. Nakon ekspanzije u motoru para se koristi kao radni medij u sustavu područnog grijanja ili u industrijskom procesu. Nakon kondenzacije para se vraća u parni kotao. Ukoliko postoje viškovi pare za konendenzaciju se koristi zrakom hlađeni kondenzator.

Kogeneracijska postrojenja s parnim motorom alternativa su parnim turbinama kod postrojenja malih snaga. Relativno niska električna iskoristivost (uobičajeno niža od 10 %) i visoki investicijski troškovi (ubičajeno su veći od 3500 EUR/kWe) ne idu u prilog šire primjene osim u industriji papira i drvnoj industriji u kojima je potreba za parom (toplinskom energijom) kontinuirana tijekom čitave godine.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

26

CTT

HBOR

U prednosti parnog motora ubrajaju se pouzdanost, niski troškovi održavanja i mogućnost promjene protoka. Dostupni su u rasponu snaga 20 – 1500 kWe. Proizvođači parnih motora usmjereni su na tržišnu nišu parnih ciklusa malih snaga u kojima je iskoristivost parnih turbina niska.

3.3.3. Organski Rankineov ciklus (ORC) Organski Rankineov ciklus (ORC) varijacija je već opisanog Rankineovog ciklusa u kojem se umjesto vode kao radni medij koristi organski fluid (silikonsko ulje, izopentan, izooktan, amonijak). Isti radni mediji mogu se koristiti i u primarnom krugu rashladnih postrojenja i toplinskih pumpi. Zbog relativno niske temperature isparavanja radnog medija ORC je pogodan za iskorištavanje topline na znatno nižim temperaturama. Proces se najviše primjenjuje u geotermalnoj proizvodnji električne energije, te u teškoj industriji gdje se iskorištava otpadna toplina industrijskog procesa. Novije primjene usmjerene su ka korištenju sunčeve energije i energije biomase.

U pogonu je više od 80 kogeneracijskih postrojenja na biomasu s ORC procesom (najviše u Njemačkoj, Austriji i Italiji) [24]. Biomasa izgara u kotlu na pokretnoj ili fiksnoj rešetki s automatiziranom dobavom goriva i odvođenjem pepela. Toplina izgaranja predaje se termičkom ulju koje se koristi kao posrednik (odnosno zamjena za vodu). Temperature ulja održava se u rasponu 250-300 °C. Dimni plinovi hlade se u ekonomajzeru što omogućava povećanje ukupne iskoristivosti do 80 %. U nekim se slučajevima instalira i predgrijač zraka. Organski medij isparava u izmjenjivaču a zatim pare ekspandiraju u turbini koja se vrti s relativno malim brzinama vrtnje što omogućava izravno spajanje na generator kao i smanjivanje mehaničkih gubitaka. Ekspandirani organski medij hladi se u regeneratoru u cilju podizanja iskoristivosti ciklusa. Nakon regeneratora organski medij kondenzira u ogrjevnom kondenzatoru, grijući vodu u sustavu područnog grijanja. Ohlađeno ulje pumpama se vraća u kotao, a kondenzirani radni medij u izmjenjivač.

Glavna razlika ORC procesa u odnosu na klasični vodeno parni Rankineov ciklus ogleda se u termodinamičkim svojstvima radnih fluida među kojima se najčešće koriste silikonsko ulje i izopentan. U usporedbi s vodenom parom izopentan je gušći a ima i negativan nagib krivulje zasićenja suhozasićene pare što omogućava ekspanziju pare u pregrijano područje. Energetske transformacije odvijaju se na nižim temperaturnim razinama (250 – 300 °C). ORC se u postrojenjima na biomasu primjenjuje u rasponu snaga od 200 kWe do više od 2000 kWe uz električnu iskoristivost od 10 do 15 %. Proces se odlikuje relativno visokom iskoristivosti na nižim opterećenjima što predstavlja prednost kod pogona kogeneracijskog postrojenja u režimu koji slijedi toplinsku potrošnju. Korištenjem termičkog ulja umjesto vode kao omogućen je pogon kotla loženog biomasom na nižim tlakovima s čime se, u usporedbi s vodeno parnim procesom, smanjuju naprezanja i produljuje životni vijek kotla. Za pogon na nižim tlakovima nije potrebna dozvola

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

27

CTT

HBOR

inspektora parnih kotlova kao što je slučaj s parnim kotlovima u mnogim zemljama.

Proces se može potpuno automatizirati.

U nedostatke ORC procesa ubrajaju se visoki specifični investicijski troškovi (kod manjih postrojenja > 5.000 EUR/kWe), zapaljivost silikonskog ulja na sobnim temperaturama kao i potrebna primjena dodatnih mjere zaštite od propuštanja vrelouljnog kotla. Na slici 3.12 prikazana je shema ORC procesa u postrojenju loženom biomasom.

Slika 3.12. Shema ORC kogeneracijskog postrojenja na biomasu [24,25]

3.3.4. Plinski motor Kogeneracijska postrojenja koja se temelje na rasplinjavanju biomase i izgaranju reaktorskog plina u plinskom motoru, unatoč višoj električnoj iskoristivosti još uvijek ne zauzimaju značajniji tržišni udjel. Razlog ponajprije treba tražiti u svojstvima i sastavu reaktorskog plina koji izrazito ovisi o vrsti biomase i primijenjenoj tehnologiji rasplinjavanja.

Reaktorski plin slabe je kvalitete i ogrjevna vrijednost je na razini 15-20 % ogrjevne vrijednosti prirodnog plina. Smanjenje ogrjevne vrijednosti posljedica je razrjeđivanja plina s dušikom iz zraka koji je potreban za odvijanje procesa. Ukoliko se kao sredstvo za rasplinjavanje koristi kisik ili vodena para ogrjevna vrijednost reaktorskog plina dostiže i 40 % ogrjevne vrijednosti prirodnog plina.

Niža ogrjevna vrijednost reaktorskog plina relativno je malen problem u usporedbi s problemom uklanjanja štetnih tvari koje nastaju procesom rasplinjavanja što Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

28

CTT

HBOR

potvrđuje i izgled tipične konfiguracije postrojenja prikazan na slici 3.13. u kojoj većina komponenti služi pripremi i obradi reaktorskog plina. Reaktorski plinovi dobiveni rasplinjavanjem biomase sadrže različite onečišćivače uključivo i kondenzirajuće ugljikovodike (katrane), čestice, alkalne spojeve i u manjoj mjeri spojeve sumpora i dušika. Ove tvari moraju biti uklonjene prije daljnje eksploatacije reaktorskog plina u svim slučajevima korištenja osim kod izravnog spaljivanja u ložištu kotla (kada se produkti izgaranja zadržavaju dovoljno dugo u ložištu na visokoj temperaturi što omogućava uništavanje štetnih spojeva).

Slika 3.13. Shema kogeneracijskog postrojenja s rasplinjačem biomase i plinskim motorom [26]

Većina procesa rasplinjavanja koji su u pogonu ili se još razvijaju za uklanjanje onečišćujućih tvari koristi niskotemperaturni postupak. Hlađenjem plina kondenziraju katran i alkalni spojevi dok se čestice uklanjaju konvencionalnim vrećastim filtrima ili elektrostatskim taložnicima. Ukoliko je potrebno koriste se i vlažni postupci eliminacije preostalog katrana i čestica. Hladni postupak čišćenja reaktorskog plina ima status komercijalne tehnologije iako u termodinamičkom smislu (zbog hlađenja plina) nije najpovoljniji.

Uklanjanje onečišćujućih tvari bi se u idealnom slučaju odvijalo na temperaturi i tlaku reakcije rasplinjavanja. Vrući postupak omogućio bi čišćenje plinova bez gubitka toplinske energije sadržane u reaktorskom plinu, ali ovaj postupak još nije komercijalno razvijen.

Za pokrivanje toplinskih potreba lokacije toplina se može dobiti hlađenjem ispušnih plinova prije ispuštanja u dimnjak, hlađenjem motora, hlađenjem ulja za podmazivanje, ili izgaranjem plina u namjenskom kotlu. Uobičajeno postrojenje sadrži i vršni kotao koji služi za pokrivanje toplinskih potreba lokacije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

29

CTT

HBOR

Rezultati analize pogonskih parametara koju je proveo proizvođač plinskih motora [27] ukazuju na sljedeće probleme: − −

−

kondenzat (katran, voda) u reaktorskom plinu zaostao nakon procesa čišćenja uzrokuje zaprljanje dijelova plinskog motora, varijacije ogrjevne vrijednosti reaktorskog plina, koje su posljedica nehomogenosti u biomasi koja se ubacuje u reaktor, nepovoljno utječu na kvalitetu pogona u otočnom režimu, sadržaj ugljičnog monoksida u ispušnim plinovima je visok i za više od tri puta premašuje granične vrijednosti (dopuštena razina emisije CO je 650 mg/m3), što zahtijeva dodatnu obradu ispušnih plinova.

Analiza pogonskih parametara novoinstaliranog kogeneracijskog postrojenja snage 1,2 MWe u kojem se rasplinjava suhi drvni otpad raznolikog sastava (palete, namještaj, ...) ukazuje da je glavni razlog niske raspoloživosti (postrojenje je bilo u pogonu manje od 50 % mogućeg vremena) nehomogenost reaktorskog punjenja.

Osim metalnih uključevina na proces rasplinjavanja nepovoljno utječu i sitni komadi drveta i piljevina [28]. Za rješenje problema homogenizacije goriva neki proizvođači već u standardnoj konfiguraciji postrojenja predviđaju briketiranje suhe sječke prije ubacivanja u reaktor što je i shematski prikazano na slici 3.14. [29], a sličan koncept predlaže se i u [30].

Slika 3.14. Shema kogeneracijskog postrojenja s briketiranjem suhe drvne sječke, rasplinjačem i plinskim motorom [29]

U Europi je krajem 2008. godine bilo u pogonu pedesetak instalacija s plinskim motorom i različitim vrstama rasplinjača u rasponu snage od 75 kWe do više od 5000 kWe [20].

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

30

CTT

HBOR

3.3.5. Plinska turbina s indirektnim zagrijavanjem Tehnoekonomske značajke procesa plinske (zračne) turbine s indirektnim zagrijavanjem zraka svrstavaju ovaj proces među nove i potencijalno isplative tehnologije iskorištavanja drvnog ostatka. Projektni podaci sugeriraju relativno visoku električnu iskoristivost (veću od 20 %) i znatno niže specifične investicijske troškove (manje od 2000 EUR/kWe) u odnosu na vodeno–parni ili ORC proces [31] Glavna razlika između plinske turbine s indirektnim zagrijavanjem i obične plinske turbine ogleda se u načinu izgaranja goriva koje se odvija odvojeno od radnog fluida. Komora izgaranja zamijenjena je vanjskim izmjenjivačem topline u kojem se radni medij (zrak, helij, ugljični dioksid) zagrijava produktima izgaranja krute biomase ili reaktorskih plinova na > 800 °C. Razlikuju se otvoreni i zatvoreni ciklus. Zatvoreni ciklus ima višu ukupnu iskoristivost dok otvoreni ciklus ima višu električnu iskoristivost. Toplina oslobođena izgaranjem prenosi se na radni medij preko izmjenjivača. Nakon ekspanzije u plinskoj turbini radni fluid se može dodatno hladiti u izmjenjivaču područnog grijanja prije nego što se dovede u kompresor. Kod otvorenog ciklusa radni fluid (najčešće zrak) ispušta se u dimnjak ili koristi kao zrak za izgaranje u ložištu. Shematski prikaz procesa zajedno s najvažnijim tehničkim parametrima prikazan je na slici 3.15.

Slika 3.15. Shema kogeneracijskog postrojenja s plinskom turbinom i indirektnim zagrijavanjem zraka [31]

Trenutno je u pogonu nekoliko postrojenja manje snage (100 kWe, 7 kWe, 500 kWe) [20, 32]. Kao najveća barijera široj implementaciji ističe se problem konstrukcije Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

31

CTT

HBOR

izmjenjivača topline u kojem se radni fluid zagrijava vrućim dimnim plinovima.

Dijelovi izmjenjivačkih površina izloženi su visokim temperaturama, a zbog relativno lošijih uvjeta prijelaza topline površina izmjenjivača mora biti veća.

Navedeni faktori poskupljuju izvedbu.

Noviji rezultati mjerenja električne iskoristivosti u probnom pogonu pilot postrojenja snage 100 kWe niži su od projektnih vrijednosti (izmjerena iskoristivost 17,8 % pri 75 kWe, projektna iskoristivost 22,25 % na 100 kWe) ali su još uvijek u rangu konkurentskih koncepata (parna turbina, ORC). U usporedbi s postrojenjem s rasplinjavanjem koje ima višu električnu iskoristivost plinska turbina s indirektnim zagrijavanjem zraka je jednostavnija i jeftinija, te može koristiti gorivo slabije kvalitete [33, 34].

3.4.

Preliminarna usporedba tehno-ekonomskih pokazatelja

U prethodnim razmatranjima istaknute su najvažnije tehničke i pogonske značajke različitih tehnologija korištenja krute biomase u kogeneracijskim postrojenjima koje se u posljednjih desetak godina, zahvaljujući ponajprije primjeni različitih poticajnih mjera i subvencija, razvijaju i implementiraju u većini zapadnoeuropskih zemalja.

Relativno velik broj postrojenja u pogonu, koja se osim veličinom razlikuju i prema tipu tehnološkog procesa, nameće pitanje izbora optimalnog rješenja naročito u segmentu postrojenja manjih snaga gdje se pojavio veći broj konkurentskih rješenja. Uz postojeće komercijalne tehnologije, pojavljuju se i nove koje deklariraju bolje tehničke pokazatelje.

3.4.1

Metodologija

Isplativost ulaganja u kogeneracijsko postrojenje koje kao gorivo koristi biomasu može se procijeniti na temelju usporedbe specifičnog troška proizvodnje električne energije u kogeneraciji s poticajnom cijenom propisanom tarifnim sustavom. Pri tome je potrebno uzeti u obzir sljedeće parametre: nabavna cijena goriva (šumske sječke ili industrijskog drvnog ostatka), očekivano trajanje pogona na nazivnoj snazi, te tehno-ekonomske specifičnosti primijenjene kogeneracijske tehnologije.

Specifični trošak proizvodnje električne energije izračunava se prema izrazu (1)

cE =

I A + cOM ⋅ ECHP + c F ⋅ FCHP − c H ⋅ HCHP ECHP

(1)

u kojem IA označava godišnji investicijski trošak (€), cOM specifične troškove pogona i održavanja (€/kWhe), cF specifični trošak goriva (€/kWht), ECHP godišnju proizvodnju električne energije (kWhe) u kogeneracijskom procesu, FCHP godišnju potrošnju goriva (kWht), HCHP godišnje isporučenu korisnu toplinu (kWht), cH cijenu topline (€/kWht). Indeks CHP označava kogeneracijski proces (od eng. Combined Heat and Power) Pojedini članovi izraza (1) definirani su izrazima (2a) – (2d): Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

32

CTT

HBOR

I A = I ⋅ CRF = cI ⋅ P ⋅

(1 + i )n ⋅ i (1 + i )n − 1

ECHP = d ⋅ P FCHP =

ECHP

(2a) (2b)

ηCHP E

=

d ⋅P

ηCHP E

(2c)

⎛η ⎞ HCHP = FCHP ⋅ ηCHP H = d ⋅ P ⋅ ⎜⎜ CHP O − 1⎟⎟ (2d) ⎝ ηCHP E ⎠

gdje cI označava specifični investicijski trošak (€/kWe), CRF anuitetni faktor izračunat u funkciji obračunske kamatne (diskontne) stope i (%/a), te ekonomskog vijeka investicije n (a), P označava nazivnu električnu snagu kogeneracijskog postrojenja (kWe, MWe), a d predstavlja ekvivalentni godišnji broj sati pogona na nazivnoj snazi. Uvrštavanjem (2a) – (2d) u (1) specifični trošak proizvodnje električne cE energije može se izraziti u funkciji parametara koji ovise o izabranoj tehnologiji i veličini postrojenja (specifičnom investicijskom trošku cI, specifičnim troškovima pogona i održavanja cOM, električnoj učinkovitosti pogona kogeneracijskog postrojenja ηCHPE, ukupnoj energetskoj učinkovitosti pogona kogeneracijskog postrojenja ηCHPO), te parametara koji definiraju specifične rubne uvjete (cijenu/trošak goriva cF, cijenu toplinske energije cH i trajanje pogona na nazivnoj snazi d) ⎞ ⎛η ⋅ ⎜⎜ CHP O − 1⎟⎟ (3) ⎠ ⎝ ηCHP E Ostali podaci potrebni za provedbu analize uobičajeno se pretpostavljaju: trajanje otplate investicije (ekonomski vijek) n = 12 g, obračunska kamatna stopa 6 %, cijena goriva (sječke) cF = {0, 12, 15, 18, ...} €/MWh, cijena isporučene toplinske energije na pragu postrojenja cH ={0, 10, 20, 30, ...} €/MWh. Napomena: izražavanje cijene sječke u €/MWh korektnije je u usporedbi s izražavanjem u €/t jer je kod potonjeg za određivanje ukupno preuzete/kupljene energije potrebno poznavati ogrjevnu vrijednost, koja je osim o vrsti goriva ovisna i o vlažnosti. cE =

3.4.2

c I (1 + i ) n ⋅ i cF ⋅ + cOM + − cH n d (1 + i ) − 1 ηCHP E

Rezultati proračuna

Za ocjenu dosega primjenjivosti određene tehnologije u specifičnim hrvatskim uvjetima uspoređeni su aktualni podaci o pet karakterističnih konfiguracija postrojenja koje se temelje na tehnologijama izgaranja i rasplinjavanja. Svi tehnoekonomski podaci o analiziranim konfiguracijama prikazani u tablici 3.1 preuzeti su iz [35] osim za 2,7 MWe konfiguraciju s kotlom za izgaranje na rešetki i parnom turbinom. Kod te konfiguracije specifični investicijski trošak je povećan na razinu 4.100 EUR/kWe koja korektnije ilustrira aktualno stanje ponude na tržištu energetske opreme (tijekom 2007 i 2008. godine došlo je do značajnog povećanja Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

33

CTT

HBOR

cijena, naročito parnotrubinskih postrojenja). Struktura investicijskog troška detaljnije je elaborirano u poglavlju 3.5.

i

aktualno

stanje

Tablica 3.1. Tehnoekonomske značajke kogener. postrojenja snage 580 – 2.700 kWe [35] Izgaranje na rešetki + parni motor

Rasplinja vanje, fiksni sloj + plinski motor

Izgaranje na rešetki + ORC

Rasplinja vanje, fluidizira ni sloj + plinski motor

Izgaranje na rešetki + parna turbina

Toplinska snaga goriva

kWt

4300

2000

8000

8000

18500

Snaga na stezaljkama generatora

kWe

580

580

1130

2000

2700

Vlastita potrošnja

kWe

80

100

180

300

200

Korisna toplinska snaga

kWt

3050

720

6100

4500

12000

Investicija (objekt, postrojenje, MRU)

EUR/kWe

3776

5172

4630

5000

4100 (2638)

Troškovi pogona i održavanja

% investicije godišnje

2,5

3

2

3

2

Drugi fiksni troškovi (osiguranje)

% investicije godišnje

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

EUR/a

40000

40000

60000

160000

120000

EUR/MWht

1,03

1

0,2

1,7

0,14

Trošak posade Materijalni troškovi

Profitabilnost pogona pojedine konfiguracije procijenjena je na temelju usporedbe izračunate vrijednosti specifičnog troška proizvodnje električne energije s tarifom za otkup električne energije proizvedene u postrojenjima koja kao gorivo koriste krutu biomasu važećom u 2009. godini. Rezultati proračuna prikazani su na slici 3.16.

Specifični trošak proizvodnje električne energije CIJENA SJEČKE 350

12 EUR/MW h 15 EUR/MW h

300

18 EUR/MW h

€/MWh e

250

200

FIT 177 EUR/MWh FIT 153 EUR/MWh

150

100

50

0 IZGA RA NJE NA REŠETKI + PA RNI MOTOR 4,3 MWt / 0,58 MWe, 3775 €/kWe

RA SPLINJA V A NJE FIKSNI SLOJ + PLINSKI MOTOR 2,0 MWt / 0,58 MWe , 5172 €/kWe

IZGA RA NJE NA REŠETKI + ORC 8,9 MWt/1,13 MWe, 4630 €/kWe

RA SPLINJA V A NJE FLUID. SLOJ + IZGA RA NJE NA REŠETKI + PROTUTL. PLINSKI MOTOR 8 MWt / 2 MWe, 5000 PA RNA TURBINA 18,5 MWt /2,7 MWe €/kWe 4100 €/kWe

Slika 3.16. Specifični trošak proizvodnje električne energije za različite cijene šumske sječke, 4000 h/a, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, cijena isporučene topline 20 €/MWh

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

34

CTT

HBOR

Prilikom izračuna specifičnih troškova proizvodnje koji su ilustrirani na slici 3.16. pretpostavljena je obračunska kamatna stopa od 6 %/a, ekonomski vijek projekta 12 godina (definiran trajanjem ugovora o zajamčenom otkupu električne energije), ekvivalentno trajanje pogona postrojenja na nazivnoj snazi od 4000 h/a i cijena toplinske energiju na pragu postrojenja od 20 €/MWh. Na grafu su prikazane vrijednosti specifičnog troška proizvodnje za tri različite nabavne cijene šumske sječke, dok je vodoravnim linijama ilustrirana poticajna cijena propisana važećim tarifnim sustavom (Feed in Tariff – FIT) za otkup električne energije proizvedene u postrojenjima koja kao gorivo koriste šumsku biomasu (1,3064 kn/kWh za postrojenja snage do 1MW i 1,1322 kn/kWh za postrojenja veće snage, vrijedi za 2009. godinu).

Ilustracija rezultata proračuna jasno pokazuje da je u zadanim uvjetima granično isplativ samo pogon postrojenja s izgaranjem na rešetki i parnim motorom uz nabavnu cijenu sječke koja je manja od 12 €/MWh. Za profitabilnost pogona preostale četiri konfiguracije potrebno bi bilo provesti neku od sljedećih mjera: -

osigurati jeftiniju sječku,

-

značajnije produljiti ekvivalentno trajanje pogona na nazivnoj snazi, što u specifičnim hrvatskim uvjetima nije jednostavno, naročito u sustavima područnog grijanja u kojima sezona ne traje duže od 4500 h/a,

-

povećati cijenu isporučene topline.

Utjecaj cijene toplinske energije na profitabilnost pogona razmatranih konfiguracija prikazan je na slici 3.17.

Specifični trošak proizvodnje električne energije CIJENA TOPLINE 350

30 EUR/MW h 20 EUR/MW h

300

10 EUR/MW h

€/MWh e

250

200

FIT 177 EUR/MWh FIT 153 EUR/MWh

150

100

50

0 IZGA RA NJE NA REŠETKI + PA RNI MOTOR 4,3 MWt / 0,58 MWe, 3775 €/kWe

RA SPLINJA V A NJE FIKSNI SLOJ + PLINSKI MOTOR 2,0 MWt / 0,58 MWe , 5172 €/kWe

IZGA RA NJE NA REŠETKI + ORC 8,9 MWt/1,13 MWe, 4630 €/kWe

IZGA RA NJE NA REŠETKI + PROTUTL. RA SPLINJA V A NJE FLUID. SLOJ + PLINSKI MOTOR 8 MWt / 2 MWe, 5000 PA RNA TURBINA 18,5 MWt /2,7 MWe 4100 €/kWe €/kWe

Slika 3.17. Specifični trošak proizvodnje električne energije za različite cijene toplinske energije, 4000 h/a, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, cijena sječke 15 €/MWh

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

35

CTT

HBOR

Rezultati proračuna specifičnog troška proizvodnje ilustrirani na slici 3.17 pokazuju da viša cijena topline omogućava profitabilan pogon sve tri konfiguracije koje izgaraju biomasu na rešetki. Izračunate vrijednosti specifičnih troškova proizvodnje jasno pokazuju da je profitabilnost pogona konfiguracija s većim udjelom toplinske proizvodnje (parni motor, ORC, parna turbina) osjetljivija na promjenu cijene isporučene topline.

Rezultati proračuna specifičnog troška proizvodnje električne energije u ovisnosti o ekvivalentnom trajanju pogona na nazivnoj snazi prikazani na slici 3.18.

Specifični trošak proizvodnje električne energije 350

5000 h/a 4000 h/a

300

3000 h/a

€/MWh e

250

200

FIT 177 EUR/MWh FIT 153 EUR/MWh

150

100

50

0 IZGA RA NJE NA REŠETKI + PA RNI MOTOR 4,3 MWt / 0,58 MWe, 3775 €/kWe

RA SPLINJA V A NJE FIKSNI SLOJ + PLINSKI MOTOR 2,0 MWt / 0,58 MWe , 5172 €/kWe

IZGA RA NJE NA REŠETKI + ORC 8,9 MWt/1,13 MWe, 4630 €/kWe

IZGA RA NJE NA REŠETKI + PROTUTL. RA SPLINJA V A NJE FLUID. SLOJ + PLINSKI MOTOR 8 MWt / 2 MWe, 5000 PA RNA TURBINA 18,5 MWt /2,7 MWe 4100 €/kWe €/kWe

Slika 3.18. Specifični trošak proizvodnje električne energije u kogeneracijskom postrojenju u u sustavu područnog grijanja, za različito trajanje ekvivalentnog pogona na nazivnoj snazi, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, cijena sječke 15 €/MWh, cijena isporučene topline 20 €/MWh

Ukoliko se razmatrana postrojenja "smjeste" u okruženje drvoprerađivačke industrije mijenjaju se i rubni uvjeti proračuna. Drvni ostatak postaje znatno jeftiniji (ili čak i besplatan u slučaju kada se kao gorivo koristi samo ostatak nastao u procesu proizvodnje), a u pravilu iščezava i prihod od prodaje topline. U najvećem broju slučajeva postrojenje instalirano u drvnoj industriji pokriva toplinske potrebe grijanja proizvodnih pogona, te sušenja proizvoda, tako da na specifični trošak proizvodnje električne energije pored investicijskog troška najviše utječe ekvivalentni broj sati pogona na nazivnoj snazi. Rezultati proračuna specifičnog troška proizvodnje električne energije za različito trajanje ekvivalentnog pogona na nazivnoj snazi prikazani su na slici 3.19 i uspoređeni su s važećim tarifnim stavkama za postrojenja koja kao gorivo koriste kruti ostatak iz drvoprerađivačke industrije (1,0342 kn/kWh za postrojenja snage do 1MW i 0,9036 kn/kWh za postrojenja veće snage). Slično kao i u prethodnim primjerima pokazuje se da će isplativost ulaganja jako ovisiti o ekvivalentnom trajanju pogona na nazivnoj snazi.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

36

CTT

HBOR

Specifično najniži troškovi izračunati su za postrojenje s kotlom s izgaranjem na rešetki i parnom turbinom.

Specifični trošak proizvodnje električne energije 350

6000 h/a 4500 h/a

300

3000 h/a

€/MWh e

250

200

150

FIT 140 EUR/MWh FIT 122 EUR/MWh

100

50

0 IZGA RA NJE NA REŠETKI + PA RNI MOTOR 4,3 MWt / 0,58 MWe, 3775 €/kWe

RA SPLINJA V A NJE FIKSNI SLOJ + PLINSKI MOTOR 2,0 MWt / 0,58 MWe , 5172 €/kWe

IZGA RA NJE NA REŠETKI + ORC 8,9 MWt/1,13 MWe, 4630 €/kWe

RA SPLINJA V A NJE FLUID. SLOJ + IZGA RA NJE NA REŠETKI + PROTUTL. PLINSKI MOTOR 8 MWt / 2 MWe, 5000 PA RNA TURBINA 18,5 MWt /2,7 MWe €/kWe 4100 €/kWe

Slika 3.19. Specifični trošak proizvodnje električne energije u kogeneracijskom postrojenju u drvnoj industriji, za različito trajanje ekvivalentnog pogona na nazivnoj snazi, ekonomski vijek 12 g, kamata 6 %, trošak nabavke sječke 0 €/MWh, naknada za isporučenu toplinu 0 €/MWh.

3.4.3

Rasprava rezultata proračuna isplativosti

Preliminarni proračun isplativosti ulaganja u kogeneracijsko postrojenje potvrđuje prednost tržišno razvijene tehnologije izgaranja biomase na rešetki u odnosu na rasplinjavanje, kao i procesa s vodenom parom u odnosu na procese s organskom radnom tvari.

Rezultati proračuna ilustriraju i utjecaje različitih parametara na specifični trošak proizvodnje električne energije poput nabavne cijene sječke, prodajne cijene topline, te ekvivalentnog trajanja pogona postrojenja na nazivnoj snazi. Rezultati preliminarne analize tehnoekonomskih pokazatelja pokazuju da je zbog visoke nabavne cijene opreme upitna profitabilnost pogona većine konfiguracija u razmatranom rasponu snaga (< 5 MWe).

U posljednjih nekoliko godina cijena opreme za energetsko iskorištavanje krute biomase u segmentu postrojenja manje snage znatno je porasla što potvrđuju iskustva s razvojem i implementacijom već dovršenih projekata kao i planovi izgradnje novih kogeneracijskih postrojenja. U [36] ističe se podataka o povećanju investicijskog troška za 44 % u trogodišnjem razdoblju od izrade investicijske studije do sklapanja ugovora o nabavci opreme na postrojenju snage 4MWe/25MWt.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

37

CTT

HBOR

Znatno povećanje investicijskog troška kod sklapanja ugovora o nabavci opreme iskusili su i investitori u prvo novo kogeneracijsko postrojenje u domaćoj drvnoj industriji [2].

Kao glavni razlog povećanja investicije u proteklih nekoliko godina najčešće se navodi velika potražnja za energetskim postrojenjima prouzorkovana uspostavom poticajnih zakonodavnih okvira u mnogim zemljama, te praćena ograničenim i na dulje vrijeme zauzetim kapaciteti proizvođača energetske opreme ali i povećanjem cijena sirovina (prije svega čelika) na svjetskom tržištu.

U vrijeme zaključenja elaborata (veljača 2009. godine) nisu bili dostupni podaci o utjecaju globalnih financijskih i gospodarskih kretanja na tržište opreme za energetsko iskorištavanje krute biomase. Otežano financiranje novih projekata još nije značajnije pridonijelo smanjenju potražnje niti, od strane potencijalnih investitora očekivanom i priželjkivanom sniženju cijena energetske opreme.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

38

CTT

HBOR

3.5. Struktura investicijskih troškova

Prikaz strukture investicijskih troškova za tri kogeneracijska postrojenja u rasponu snage od 1,1 MWe do 4,7 MWe prikazan je u tablici 3.2 [25, 37].

Tablica 3.2. Struktura investicijskih troškova - kogeneracijska postrojenja 2004. [25, s37]

Toplinska stanica, zemljište

IZGARANJE NA REŠETKI, PARNA TURBINA 4,7 MWe/14 MWt

IZGARANJE NA REŠETKI, PARNA TURBINA 4,1 MWe/12 MWt

IZGARANJE NA REŠETKI, ORC 1,1 MWe/4,9 MWt

EUR

EUR

EUR

1,828.000

1,577.000

2,163.223

Spremište goriva

600.000

uključeno

uključeno

Mosna vaga

100.000

uključeno

uključeno

4,900.000

6,548.650

3,392.817

Obrada dimnih plinova

510.000

1,173.950

35.000

Spremnik pepela i transporter

120.000

227.250

uključeno

uključeno

517.750

uključeno

Transporter goriva

800.000

694.000

uključeno

Elektrooprema

670.000

1,361.500

556.770

Cjevovodi i armature

40.000

1,235.050

98.000

Čelična konstrukcija

uključeno

458.000

uključeno

Kogeneracijski modul (uključ. generator i transformator)

4,100.000

2,000.000

1,335.000

Vozila

uključeno

uključeno

482.685

720.000

1,490.253

757.598

2,570.000

1,530.000

138.758

Ložište i kotao

Rekuperacija otpadne topline

Planiranje i priprema projekta Drugi investicijski troškovi Troškovi kredita

66.000 UKUPNO

17,024.000

18,813.403

8,959.851

Specf. investic. EUR/kWe

3.622

4.588

8.145

Podaci u tablici 3.2. objavljenji su 2004. godine i referiraju se na postrojenja koja su u to vrijeme već bila u pogonu. Podaci ilustriraju relativno veliko odstupanje specifičnog investicijskog troška izgradnje postrojenja s kotlom s izgaranjem na rešetki i parnom turbinom od približno 3600 EUR/kWe za postrojenje snage 4,7 MWe do približno 4600 za postrojenje snage 4,1 MWe. U usporedbi s postrojenjima s parnom turbinom specifična investicija u postrojenje s ORC procesom iznimno je visoka i iznosi 8150 EUR/kWe. Slična analiza strukture investicijskih troškova provedena je objavljena početkom 2008. Podaci za odabrane konfiguracije u rasponu snaga od 540 kWe do 5.000 kWe prikazani su u tablici 3.3.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

39

CTT

HBOR

Tablica 3.3. Struktura investicijskih troškova – kogeneracijska postrojenja 2008. [38] ORC 650 kWe/ 3250 kWt

ORC 1570 kWe/ 7650 kWt

Parna turbina 5000 kWe/ 19000 kWt

Rasplinj. + plinski m.

540 kWe / 590 kWt

Rasplinj. + plinski m.

600 kWe/ 790 kWt

Objekti, pomoćna postrojenja, priključci

1,110.000

1,700.000

2,600.000

371.000

411.000

Ložište i kotao

1,200.000

1,870.000

6,600.000

1,840.000

2,381.000

Obrada dimnih plinova

200.000

300.000

800.000

uključeno

uključeno

Spremište i transporter pepela

60.000

130.000

250.000

uključeno

uključeno

Rekuperacija topline

80.000

110.000

480.000

uključeno

uključeno

Transporter goriva

80.000

160.000

600.000

uključeno

uključeno

Kranovi

25.000

30.000

50.000

uključeno

uključeno

Elektrooprema

200.000

400.000

1,500.000

uključeno

uključeno

Cjevovodi i armature

300.000

425.000

2,100.000

uključeno

uključeno

Čelična konstrukcija

70.000

100.000

400.000

uključeno

uključeno

1,050.000

1,675.000

2,500.000

660.000

720.000

Planiranje

473.000

712.000

1,560.000

255.000

325.000

Spremište goriva

350.000

700.000

1,000.000

10.000

163.000

40.000

40.000

Kogeneracijski modul

Vozila

uključeno

uključeno

uključeno

UKUPNO

5,198.000

8,312.000

20,440.000

3,176.000

4,040.000

Specifični investicijski trošak

7.997

5.294

4.088

5.881

6.733

Specifični investicijski troškovi izračunati na temelju aktualnih informativnih ponuda za planirane projekte u Republici Hrvatskoj (krajem 2008. godine) za kogeneracijska postrojenja s izgaranjem drvnog ostatka na rešetki i parnom turbinom snage 1 MWe do 5 MWe u rasponu su od 4.000 do 4.500 EUR/kWe [39,40]. Iznos specifičnih investicijskih troškova navedenih za buduća domaća postrojenja uklapa se u relativno velik raspon troškova koji su deklarirani za izvedena postrojenja slične snage u Njemačkoj. Podaci o specifičnim investicijskim troškovima ilustrirani na slici 3.21 (preuzeto iz [35]) pokazuju da su specifični investicijski troškovi postrojenja manjih od 2 MWe u pravilu viši od 4000 EUR/kWe dok se za postrojenje približne snage 5 MWe kreću u relativno širokom rasponu od 2000 EUR/kWe do više od 7000 EUR/kWe.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

40

CTT

HBOR Specifični investicijski troškovi kogeneracijskih postrojenja područnog grijanja

€/kWe Instalirana električna snaga MWe

Slika 3. 20. Specifični investicijski trošak za kogeneracijska postrojenja područnog grijanja ložena biomasom u SR Njemačkoj [35]

Osjenčano područje očekivanih specfičnih investicijskih troškova uklapa se u trend izračunat u [41] i ilustriran na slici 3.21 za postrojenja veće snage (do 50 MWe).

POSTROJENJE LOŽENO DRVNOM BIOMASOM SPECIFIČNI INVESTICIJSKI TROŠAK 4,000

3,500

EUR/kWe

3,000

2,500

2,000

1,500 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

SNAGA NA STEZALJKAMA MW e

Slika 3.21. Specifični investicijski trošak termoelektrane ložene biomasom [41]

U rezultatima analize [41] ne uzima se u obzir razlika između kogeneracijskog i kondenzacijskog postrojenja kao niti utjecaj parametara (tlaka i temperature) svježe pare na cijenu parnog kotla.

Poznato je da viši tlakovi i temperature svježe i međupregrijanje pare doprinose poboljšanju termodinamičke iskoristivosti, ali zahtijevaju i ugradnju kvalitetnijih i skupljih materijala kao i deblje stijenke cijevi.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

41

CTT

HBOR

Utjecaj tlaka svježe pare na cijenu generatora pare procijenjen je u [32] i izražen preko troškovnog faktora koji ima sljedeće vrijednosti: -

1

za kotlove s izlaznim tlakom svježe pare 10-20 bar,

-

1,15 do 1,25 za kotlove s tlakom svježe pare između 40 i 50 bar,

-

1,5 do 2

za kotlove projektirane za tlak svježe pare od 80 do 100 bar.

S obzirom da se postrojenja manjih snaga ponajprije zbog tehničkih ograničenja izvode s niskim parametrima pare specifična investicija ne mora slijediti trend definiran za veća postrojenja koja se izvode s višim parametrima svježe i međupregrijane pare.

U [32] uspoređuju se i investicijski troškovi za kogeneracijsko i kondenzacijsko postrojenje. Rezultati usporedbe svedeni su na jednaku dnevnu potrošnju sječke i prikazani u tablici 3.4. Razvidno je da će kondenzacijsko postrojenje iako desetak posto skuplje omogućiti znatno veću proizvodnju električne energije uz znatno niži specifični investicijski trošak.

Tablica 3.4. Usporedba investicijskih troškova u kogeneracijsko i kondenzacijsko postrojenje različitog kapaciteta s izgaranjem biomase na rešetki t/dan 100

600

900

Priprema goriva

$2,640.000

$5,430.000

$7,110.000

Kotao s izgaranjem na rešetki - ukupno

$1,990.000

$18,000.000

$23,250.000

0,5

5,6

8,4

$425.000

$2,500.000

$3,250.000

$5,055.000

$25,930.000

$33,610.000

10.110

4.630

4.001

15,5

23,3

$5,425.000

$7,575.000

$28,855.000

$37,935.000

1.862

1.628

Kogeneracijska protutlačna turbina Električna snaga MW Protutlačna turbina ukupno KOGENERACIJSKO POSTROJENJE UKUPNO

Specifična investicija $/kW Kondenzacijska parna turbine Električna snaga MW Kondenzacijska turbina ukupno KONDENZACIJSKO POSTROJENJE UKUPNO

Specifična investicija $/kW

Podaci u [32] izvedeni su na temelju detaljne analize podataka o izgrađenim sjevernoameričkim postrojenjima i pokazuju da su i apsolutni i specifični iznosi investicije znatno niži u o odnosu na europska postrojenja.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

42

CTT

HBOR

4.

DIMENZIONIRANJE KOGENERACIJSKOG POSTROJENJA

4.1

Izbor optimalne veličine postrojenja

Izbor optimalne veličine kogeneracijskog postrojenja koje će proizvoditi električnu energiju u ritmu potražnje za toplinskom energijom vrlo često dovodi potencijalnog investitora u dilemu zbog sljedećih razloga: −

veliko postrojenje koje pokriva približno svu zimsku toplinsku potrošnju može biti slabije iskorišteno u većem dijelu godine, a ljeti se može dogoditi i obustava zbog ograničenja koja nameće pogon na niskim opterećenjima

−

malo postrojenje koje će pokrivati baznu toplinsku potrošnju osigurati će kontinuiran pogon u većem dijelu godine, ali na račun manje proizvodnje električne energije i viših specifičnih investicijskih troškova.

U razrješenju naveden dileme ne pomaže puno niti europska praksa jer pokazuje da postoji tendencija izgradnje postrojenja većeg kapaciteta koja su, u očekivanju buduće veće toplinske potrošnje uglavnom slabije iskorištena [5].

Dobro iskorištenje instaliranih kapaciteta može se postići ukoliko je postrojenje relativno malo i osigurava pokrivanje samo 40 % zimske vršne toplinske potrošnje.

Takvo dimenzioniranje načelno jamči relativno bolji povrat investicije u kogeneracijsko postrojenje. Međutim malo postrojenje proizvodi manje količine električne energije i samo u manjoj mjeri doprinosi snižavanju troškova proizvodnje toplinske energije. Kod izbora kogeneracijskog postrojenja manjeg kapaciteta potrebno je osigurati veći kapacitet postrojenja za pokrivanje vršnog toplinskog opterećenja što dodatno smanjuje profitabilnost konfiguracije.

Premda rezultati različitih analiza upućuju na optimalni ekonomski kapacitet postrojenja u rasponu 50 % do 70 % vršnog zimskog toplinskog opterećenja, optimalna veličina postrojenja može biti i ona koja će omogućiti pokrivanje između 86 % pa čak do 98 % godišnje toplinske potrošnje lokacije. Faktor iskorištenja ovisit će i o klimatskim prilikama i načelno će bolje biti iskorištena postrojenja u hladnijim podnebljima.

Optimalni kapacitet kogeneracijskog postrojenja u okvirima zadane toplinske potrošnje ovisti će o: − troškovima goriva, − investicijskim troškovima, − troškovima proizvodnje vršne topline, − tarifama za električnu energiju, − očekivanom razvoju toplinske potrošnje Na optimalnu veličinu postrojenja utjecat će i raspoloživost goriva kao i raspoloživost sustava za pokrivanje vršnog toplinskog opterećenja u slučajevima Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

43

CTT

HBOR

kada je kogeneracija izvan pogona. Različite kogeneracijske tehnologije mogu se značajno razlikovati u pogledu efikasnosti. Većina tehnologija proizvodi toplinsku energiju približno jednako (proizvodnja toplinske energije je i najjednostavnija s tehničkog gledišta) dok efikasnost proizvodnje električne energije ovisi o brojnim parametrima. Kod postrojenja koja se temelje na procesima s vodenom parom viši tlakovi i temperature preduvjet su za višu iskoristivost i karakteristični su za veća postrojenja.

Kod donošenja investicijskih odluka potrebno je razmotriti povećanu pogonsku iskoristivost u kontekstu povećanih investicijskih troškova za kotao, turbinu i prateću opreme, te u kontekstu rizika od korozije i mogućih pogonskih problema [5].

4.2

Analiza toplinske potrošnje

Polazište za dimenzioniranje kogeneracijskog postrojenja predstavlja analiza toplinske potrošnje lokacije. Postupak je ilustriran na primjeru manje drvoprerađivačke tvrtke koja proizvodi masivni namještaj i godišnje ispili cca 10.000 m3 trupaca, najviše hrasta. Od ukupne količine ispiljenih trupaca, prosječno 35% iskorištava se u proizvodnji namještaja i parketa, dok približno 65 % otpada na drvni ostatak i piljevinu..

Za točniju procjenu toplinske potrošnje lokacije, a u svrhu određivanja parametra kogeneracijskog sustava provodi se satna analiza toplinskog opterećenja za odabranu godinu. U analizi se koriste sljedeće varijable: − − − −

satna vrijednost vanjske temperature ϑv , zadana temperatura radnih prostora ϑP (ovisna o radnom vremenu), specifično toplinsko opterećenje tvorničkih objekata qV (pretpostavljena vrijednost 1,1 W/m3K prema [42]), promjenjivo toplinsko opterećenje sušara (u zimskim danima do 1.000 kW, a ljeti najmanje 250 kW).

Rezultati proračuna satnog toplinskog opterećenja u drugom tjednu veljače 2005. godine prikazani su na slici 4.1. U gornjem dijelu nalaze se satne vrijednosti zadane temperature radnih prostora ϑP koja je postavljena je na 22 °C tokom radnog vremena i na 12 °C u noćnim satima, što približno odgovara stanju u glavnoj hali i lakirnici. Za pilanu i skladište pretpostavljene su niže radne temperature, 18 °C danju i 5 °C noću. Izmjerene vrijednosti vanjske temperature ϑv kreću se u rasponu od -20 °C do + 9 °C. Volumeni grijanih prostora procijenjeni su na približno 14.400 m3 (glavna hala i lakirnica) i 12.000 m3 (pilana i skladište). Toplinske potrebe grijanja radnih prostora izračunate su za svaki sat korištenjem izraza QT = qV × V × (ϑP - ϑv) i na donjem dijelu slike 4.1. prikazane su svijetloplavom krivuljom. Na prikazu se može uočiti i veliki raspon vrijednosti potrebnog toplinskog učinka od preko 1.000 kW u jutarnjim satima ponedjeljka i utorka, do desetak puta manjeg opterećenja tijekom vikenda. Toplinske potrebe sušara, prikazane zelenom Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

44

CTT

HBOR

krivuljom smanjuju se s rastom vanjske temperature. Ukupno toplinsko opterećenje prikazano je crvenom krivuljom. Rezultati proračuna toplinskog opterećenja na godišnjoj razini prikazani su na slici 4.2.

Satne temperature u II. tjednu veljace 2005.

30 20

o

C

10 0

θp θv

-10 -20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Satno toplinsko opterecenje grijanja pogona i sušara u II.tjednu veljace 2005.

2500 Ukupno Sušare Pogon

2000

kW

1500 1000 500 0

0

20

40

60

80 sati

100

120

140

160

Slika 4.1. Toplinsko opterećenje grijanja pogona i sušara, II. tjedan veljače 2005.

40

o

C

20 0 -20

Vanjska temperatura 2005.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

6000

7000

8000

6000

7000

8000

7000

8000

1500 kW

1000 Grijanje pogona

500 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

1500 kW

1000

Sušare

500 0

0

1000

2000

3000

kW

2000

4000

5000

Ukupno toplinsko opterecenje

1000 0

0

1000

2000

3000

4000 5000 sati 2005. godine

6000

Slika 4.2. Satne vrijednosti vanjske temperature i toplinskih opterećenja u 2005. godini

U gornjem koordinatnom sustavu slike 4.2 nalaze se satne vrijednosti vanjskih temperatura u 2005. godini. Svijetloplava krivulja toplinskog opterećenja grijanja Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

45

CTT

HBOR

pogona ima maksimum od približno 1.200 kW u drugom tjednu veljače. U razdoblju od početka lipnja do kraja kolovoza nema potreba za grijanjem radnih prostora, a toplinsko opterećenje sušara (zelena krivulja) je u ljetnom razdoblju manje. Krajem srpnja i početkom kolovoza pretpostavljen je 15 dnevni zastoj zbog remonta kotlova.

Na slici 4.3. prikazane su tzv. krivulje trajanja toplinskog opterećenja (Load Duration Curve – LDC) u 2005. godini na temelju kojih se može zaključiti sljedeće: − − −

potreba za grijanjem radnih prostora postojala je i više od 5.000 sati, maksimalno toplinsko opterećenje sušara trajalo je približno 1.800 sati, maksimalno ukupno toplinsko opterećenje nije premašilo 2.500 kW.

Krivulje trajanja (LDC), toplinsko opterecenje ukupno = grijanje pogona + susare

2500

2000 Ukupno Sušare Pogon

kW

1500

1000

500

0

0

1000

2000

3000

4000 5000 sati 2005. godine

6000

7000

8000

Slika 4.3. Krivulje trajanja toplinskih opterećenja

Integracijom krivulje ukupnog toplinskog opterećenja po vremenu izračunata je ukupno potrebna toplinska energija u 2005. godini u iznosu od približno 7.700 MWh. Toplinske potrebe pogona uvećane su za pretpostavljene gubitke toplovodnog kotla i toplovoda (približno 20 %) te je izračunata potrebna energija goriva od 9.600 MWh, odnosno potrebna količina od približno 3.200 m3 piljevine (uz pretpostavljenu ogrjevnu vrijednost piljevine od 3 MWh/m3).

U pojedinim fazama proizvodnog procesa nastaju različite količine drvnog ostatka koji se načelno dijeli na krupni ostatak (okorci, očelci, okrajci, porupci) i piljevinu [43]. Na energetsku vrijednost raspoloživog ostatka najviše utječe vlažnost drveta.

Procjena toplinskih potreba grijanja stambenih i uredskih objekata provodi se na sličan način kao i za grijanje radnih prostora. Razlika postoji u određivanju zadanih Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

46

CTT

HBOR

vrijednosti temperatura i razdoblja u kojem se stambeni (ili uredski objekti) griju s manjim intenzitetom. Kod određivanja ukupne toplinske potrošnje bitno je odrediti realističan broj potrošača koji će se priključiti na sustav područnog grijanja odnosno razdvojiti praktični od teoretskog potencijala, kao što je ilustrirano na slici 4.4.

TEORETSKI POTENCIJAL

POTENCIJALNI KORISNICI PRAKTIČNI POTENCIJAL Slika 4.4. Teoretski i praktični potencijal sustava područnog grijanja

4.3. Tehnički parametri postrojenja

U okvirima preliminarne analize razmatraju se različite veličine i konfiguracije kogeneracijskih postrojenja pri čemu se mijenjaju glavni tehnički parametri u rasponu vrijednosti koji približno odgovaraju parametrima odgovarajućih tehnologija. Lista parametara zajedno s vrijednostima data je u tablici 4.1.

Tablica 4.1. Tehnički parametri kogeneracijskog postrojenja Jedinica

Raspon vrijednosti

kWt

750 – 1.800

omjer električne i toplinske snage (Pel/Q)

-

0,1 – 0,25

minimalno stabilno opterećenje

%

10 – 30

ukupna iskoristivost ηuk

%

75 – 85

električna iskoristivost ηel

%

7 – 20

vlastita potrošnja električne energije

%

8 – 15

toplinska snaga kogeneracije (Q)

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

47

CTT

HBOR

Podaci o aktualnoj energetskoj potrošnji na lokaciji koji su relevantni za dimenzioniranje, ali i tehničku i ekonomsku procjenu učinaka pogona kogeneracijskog postrojenja sumarno su prikazani na slici 4.5.

Toplinsko opterecenje, mjesecni prosjek u 2005.

2500

2000

2000

1500

1500 kW

LDC Toplinsko opterecenje ukupno

kW

2500

1000 500 0

1000 500

0

2000

4000 6000 sati 2005.godine

8000

0

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 mjeseci 2005.

Slika 4.5. Satno i mjesečno toplinsko opterećenje

Krivulja trajanja toplinskog opterećenja prikazana u lijevom koordinatnom sustavu slike koristi se za određivanje veličine kogeneracijskog postrojenja i omogućava procjenu očekivanog broja sati pogona na nazivnoj snazi. Podaci o prosječnom mjesečnom toplinskom opterećenju, prikazani u desnom koordinatnom sustavu približan su pokazatelj potrebnih mjesečnih količina drvnog ostatka.

U traženju tehnički i ekonomski optimalnog rješenja, razmatraju se različite konfiguracije kao i pogonski scenariji koji investitoru u kogeneracijsko postrojenje mogu osigurati maksimalan prihod u specifičnim uvjetima koje definira važeći zakonodavni okvir. U nastavku su razmotrene dvije konfiguracije kogeneracijskog postroenja. Konfiguracija bez kondenzatora pretpostavlja pogon u ritmu potražnje za toplinskom energijom dok konfiguracija s rashladnim kondenzatorom omogućava maksimiranje potrošnje drvnog ostatka kao i prihoda od prodaje električne energije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

48

CTT

HBOR

4.4. Karakteristične konfiguracije postrojenja 4.4.1. Postrojenje koje pokriva toplinske potrebe lokacije

Polazne pretpostavke simulacijske analize su sljedeće: - kogeneracijsko postrojenje slijedi toplinske potrebe lokacije, - kogeneracijsko postrojenje ne proizvodi viškove toplinske energije, - nedostatak toplinske energije nadoknađuje se pogonom vršnog kotla.

Simulirana su postrojenja različitih snaga slijedom preporuka o određivanju optimalne veličine kogeneracijskog postrojenja. Prema [5] optimalna veličina postrojenja omogućava pokrivanje između 50 % i 70 % vršnog zimskog toplinskog opterećenja (u konkretnom primjeru to bila toplinska snaga između 1.100 i 1.600 kWt). Prema [44] veličinu postrojenja treba osigurati najmanje 5.000 sati godišnjeg pogona na nazivnoj snazi, što bi u razmatranom slučaju odgovaralo snazi od 750 kWt. Uz pretpostavljeni omjer električne i toplinske snage od 0,15 i minimalno stabilno opterećenje od 20 % (što su parametri koji približno odgovaraju postrojenju s parnim motorom) simuliran je satni pogon kroz cijelu godinu. Na slici 4.6. nalaze se rezultati simulacije za postrojenje snage 1.100 kWt LDC toplinskog opterecenja, kogeneracije i vršnog kotla kotla LDC toplinskog opterecenja, kogeneracije i vršnog

2500 2500

Hukupno= 7674 MWht

H

= 7674 MWht

Ekogen =ukupno 995 MWhe

Ekogen = 995 MWhe

2000

Hvršni = 1038 MWht

2000

H

= 1038 MWht

Hkogen =vršni 6636 MWht

Hkogen = 6636 MWht

1500

kW kW

1500

1000

1000

500

500

0

0

1000

1000

2000

2000

3000

3000

4000 sati

5000

4000 sati

6000

5000

7000

6000

8000

7000

8000

Slika 4.6. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja i proizvodnje električne i toplinske energije, kogeneracija i vršni kotao

U ovom slučaju pogon postrojenja na nazivnoj snazi bio bi malo duži od 3.000 sati, u kogeneraciji bi se proizvelo 995 MWh električne energije, dok bi pogon vršnog kotla pokrio približno 14 % toplinskih potreba lokacije. Rezultati simulacije za Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

49

CTT

HBOR

postrojenja različitih snaga prikazani su u tablici 4.2 u kojoj su pored podataka o proizvedenoj toplinskoj i električnoj energiji za četiri razmatrana slučaja, prikazani i podaci o prosječnoj električnoj snazi kogeneracije te podaci o ukupnoj potrošnji drvnog ostatka. Prosječna električna snaga kogeneracije izračunata je kao kvocijent zbroja satnih opterećenja i ukupnog broja sati u godini.

Tablica 4.2. Rezultati simulacije postrojenja s parnim motorom (Q = [750 ... 1.600] kWt, Pel/Q = 0,15; minimalno opterećenje 20 %) I

II

III

IV

Nazivna toplinska snaga kogeneracije

kWt

750

1.100

1.400

1.600

Nazivna električna snaga kogeneracije

kWe

113

165

210

240

Toplinska energija kogeneracija Hkogen

MWht

5.288

6.636

7.233

7.392

Toplinska energija vršni kotao Hvršno

MWht

2.386

1.038

441

282

Električna energija kogeneracije Ekogen

MWhe

793

995

1.085

1.109

kWe

91

114

124

127

4.784

4.893

4.940

4.953

Prosječna električna snaga Pkogen

m3

Potrošnja drvnog ostatka (kogen+vršno)

U svim analiziranim slučajevima (I - IV) potrošnja drvnog ostatka manja je od raspoložive količine (6.500 m3). Potrebna količina drvnog ostatka izračunata je uz pretpostavljenu ukupnu iskoristivost kotlova (kogeneracijskog i vršnog) od 85 %, gubitke toplovoda od 5 % i približnu ogrjevnu vrijednost drvnog ostatka od 2,5 MWh/m3. Ilustracije razmatranih slučajeva date su na slici 4.7.

2500

2500 Qukupno

2000

P el

2000

Hkogen

1500

Hvršni

500 0

kW

kW

1000

2000

1000

4000 sati

6000

0

8000

2500

2500

2000

2000

1500

1500

1000 500 0

III 2000

II

500

I

kW

kW

1500

2000

6000

8000

6000

8000

4000 sati

6000

8000

1000

IV

500

4000 sati

4000 sati

0

2000

Slika 4.7. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja, postrojenja s parnim motorom

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

50

CTT

HBOR

Krivulje trajanja toplinskog opterećenja i proizvodnje električne i toplinske energije na slici 4.7. pokazuju da bi postrojenja manjeg kapaciteta (I i II) imala više sati pogona na nazivnoj toplinskoj i električnoj snazi. Postrojenja veće snage (III i IV) bolje pokrivaju toplinske potrebe i proizvode više električne energije.

Usporedba proizvedenih količina električne energije s potrošnjom na lokaciji, u sva četiri slučaja, pokazuje da su proizvedene količine električne energije relativno male. Prethodno navedeno upućuje na razmatranje alternativnih konfiguracija postrojenja koje bi omogućile potpunije iskorištavanje raspoloživog drvnog ostatka i proizvodnju većih količina električne energije.

Rezultati proračuna za pretpostavljeni omjer električne i toplinske snage od 0,20 i minimalno opterećenje od 10 % prikazani su u tablici 4.3. Parametri postrojenja približno odgovaraju kogeneracijama s ORC tehnologijom ili većim (i efikasnijim) kogeneracijama s parnim motorom.

Tablica 4.3. Rezultati simulacije ORC kogeneracije (Q = [750 ... 1.600] kWt, Pel/Q = 0,20; minimalno opterećenje 10 %) V

VI

VII

VIII

Nazivna toplinska snaga kogeneracije

kWt

750

1.100

1.400

1.600

Nazivna električna snaga kogeneracije

kWe

150

220

270

320

Toplinska energija kogeneracija Hkogen

MWht

5.288

6.636

7.343

7.588

Toplinska energija vršni kotao Hvršno

MWht

2.386

1.038

331

86

Električna energija kogeneracije Ekogen

MWhe

1.058

1.327

1.469

1.518

121

152

168

173

4.926

5.070

5.146

5.172

Prosječna električna snaga Pkogen Potrošnja drvnog ostatka (kogen+vršno)

kWe m3

Viša električna iskoristivost i niži tehnički minimum omogućavaju proizvodnju veće količine električne energije.

4.4.2. Postrojenje koje proizvodi viškove toplinske energije

U paketu podzakonskih akata koji su usvojeni s ciljem poticanja proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije u RH [6-9], status kogeneracijskih postrojenja loženih biomasom različit je od statusa kogeneracija loženih fosilnim gorivima. Otkup električne energije proizvedene u kogeneracijama na biomasu nije uvjetovan proizvodnjom električne energije u ritmu potražnje toplinske energije. S obzirom na tu činjenicu opravdano je razmotriti i alternativne konfiguracije postrojenja koje će omogućiti proizvodnju većih količina električne energije i na taj način povećati isplativost investicije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

51

CTT

HBOR

U okvirima preliminarne analize može se i razmotriti i konfiguracija postrojenja s rashladnim kondenzatorom (hlađenim zrakom) koji bi omogućio ispuštanje viškova toplinske energije u okolinu. Za evaluaciju ekonomskog potencijala ovakve konfiguracije odabrano je postrojenje kapaciteta 1.400 kWt i 210 kWe (slučaj III) za koje su pretpostavljeni kapaciteti kondenzatora od 20 % i 40% nazivne toplinske snage. Rezultati satne analize za razmatrane slučajeve prikazani su u tablici 4.4. te ilustrirani na slici 4.8.

Tablica 4.4. Rezultati simulacije postrojenja s rashladnim kondenzatorom IX Nazivna toplinska snaga kogeneracije

kWt

1.400

1.400

Nazivna električna snaga kogeneracije

kWe

210

210

Kapacitet rashladnog kondenzatora

kWt

280

560

Toplinska energija kogeneracija Hkogen

MWht

9.043

10.380

Toplinska energija vršni kotao Hvršno

MWht

331

331

Električna energija kogeneracije Ekogen

MWhe

1.356

1.557

155

178

6.051

6.919

Prosječna električna snaga Pkogen

kWe m3

Potrošnja drvnog ostatka (kogen+vršno) 2500

2000

Q ukupno

2000

1500

Hvršni

1500

P el

Hkogen

1000

IX

500

2000

4000 sati

kW

kW

2500

0

X

1000

X

500

6000

8000

0

2000

4000 sati

6000

8000

Slika 4.8. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja, postrojenje s rashladnim kondenzatorom

Ugradnjom rashladnog kondenzatora produljio bi se pogon na nazivnoj snazi, te povećala ukupna proizvodnja električne energije koja bi u oba prikazana slučaja bila veća od godišnjih potreba lokacije.

Potrošnja drvnog ostatka u slučaju IX bila bi manja od raspoloživih količina na lokaciji, dok bi za slučaj X bilo potrebno osigurati dodatnih 400 m3. U određivanju optimalne veličine rashladnog kondenzatora osim visine investicije i potrošnje električne energije za pogon ventilatora značajan parametar može predstavljati i količina drvnog ostatka raspoloživog na lokaciji ili iz drugih izvora (npr. iz tvrtki smještenih u blizini, kupovinom šumska sječka ili sl. ...).

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

52

CTT

4.5

HBOR

Procjena investicijskih troškova

Investicijski troškovi razmatranih tehnologija, uobičajeno se svode na kW instalirane električne snage postrojenja, a određuju se na temelju dostupnih podataka ili informativnih ponuda proizvođača energetske opreme. U poglavlju 3 detaljnije su elaborirani raspoloživi podaci o aktualnim i očekivanim iznosima investicijskih troškova u čijoj strukturi najveći dio otpada na kotao i kogeneracijski modul.

Struktura investicijskih troškova ilustrirana je na slici 4.9 13.7% 11.8%

9.3%

5.9%

3.5% 5.3%

3.9%

3.9%

2.7%

4.7% 3.9% 31.3% KOMPONENTE POSTROJENJA OBRADA DIMNIH PLINOVA ELEKTROOPREMA IZRAVNI TROŠKOVI IZGRADNJE MJERENJE, REGULACIJA I UPRAVLJANJE PROJEKTIRANJE I NADZOR

PRIPREMA I SKLADIŠTENJE BIOMASE CJEVOVODI I ARMATURA GRAĐEVINSKI RADOVI POMOĆNE USLUGE PRIPREMA LOKACIJE UPUŠTANJE I PROBNI POGON

Slika 4.9. Struktura investicijskog troška za postrojenje s izgaranjem krute biomase na rešetki i parnom turbinom snage 5 MW [41]

Jasno je da će i u budućem razdoblju visina investicije ovisiti o različitim faktorima a prije svega razvojnim i tržišnim statusom pojedinog tehnološkog koncepta, te odnosom ponude i potražnje na tržištu energetske opreme. U okvirima preliminarne analize isplativosti visina investicijskih troškova razmatra se u rasponu očekivanih vrijednosti ovisno o primjenjivom tehnološkom konceptu i veličini postrojenja.

Može se pretpostaviti da će u specifičnim hrvatskim uvjetima najveći udjel imati postrojenja manje snage (do 5 MWe) koja će za pogon trošiti do 200 t biomase na dan, te da će se specifični investicijski trošak kretati u rasponu 4.000 do 6.000 EUR/kWe.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

53

CTT

4.6.

HBOR

Profitabilnost

Za ilustraciju preliminarne analize profitabilnosti pretpostavljena je referentna vrijednost specifičnog investicijskog troška od 5.000 EUR/kWe i specifični trošak instalacije kondenzatora sveden na kW rashladnog kapaciteta od 60 EUR/kW. Troškovi pogona i održavanja uobičajeno se procjenjuju u odnosu na vrijednost investicije u rasponu od 1 % do 5 % godišnje. U izračunu profitabilnosti odabrana je vrijednost od 3 %.

Za preliminarnu ocjenu profitabilnosti pogona različitih konfiguracija kogeneracijskog postrojenja koriste se uobičajeni indikatori: interna stopa povrata, netto sadašnja vrijednost, diskontirani period povrata, ...

U analizi se uspoređuju indikatori profitabilnosti pogona postrojenja različite veličine, s ili bez rashladnog kondenzatora. Godišnja ušteda odnosno zarada definirana je s obzirom na različite mogućnosti isporuke električne energije pri čemu se slijedom mogućnosti definiranih u skupu podzakonskih akata bira povoljnija u kojoj se sva proizvedena energija, umanjena za vlastitu potrošnju, isporučuje u elektroenergetski sustav i prodaje po važećoj poticajnoj cijeni.

Za ilustraciju financijske analize odabrano je kogeneracijsko postrojenje snage 1.400 kWt, 210 kWe, uz rashladni kapacitet kondenzatora od 560 kWt. Polazni podaci i parametri financijske analize su sljedeći:

Investicija: - kogeneracijsko postrojenje 210 kWe × 5.000 EUR/kW - rashladni kondenzator 560 kWt × 60 EUR/kW

=1,050.000EUR = 33.600 EUR

Troškovi pogona i održavanja (3 % investicije/godišnje): - postrojenje bez kondenzatora 0.03 × 735.000 EUR - postrojenje s kondenzatorom 0.03 × 768.600 EUR

= 31.500 EUR = 32.508 EUR

Zarada od isporuka ukupno proizvedene el. energije - postrojenje bez kondenzatora - postrojenje s kondenzatorom

= 152.667 EUR = 219.081 EUR

Parametri: - ekonomski životni vijek projekta n = 12 godina (odgovara trajanju ugovora o otkupu električne energije), - realna kamatna stopa r = 6 % - tečaj 1 EUR = 7,4 kn.

Rezultati financijske analize prikazani su u tablici 4.5

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

54

CTT

HBOR

Tablica 4.5. Indikatori profitabilnosti Postrojenje bez kondenzatora

Postrojenje s kondenzatorom

€

1,050.000,-

1,083.600,-

€/god

121.167,-

186.573,-

Jednostavni period povrata

god

8,6

5,8

Diskontirani period povrata

god

12,6

7,4

Netto sadašnja vrijednost

€

-34.150,-

480.604,-

Interna stopa povrata

%

5,4

13,4

Parametar Investicija Godišnja netto zarada

r = 6 %, n = 12 godina

4.7.

Analiza osjetljivosti

Razmotreni su utjecaji najznačajnijih tehničkih i ekonomskih parametara na isplativost pogona kogeneracijskog postrojenja. Grafički su predstavljeni rezultati ovisnosti interne stope povrata (IRR) o odabranim parametrima.

4.7.1

Veličina postrojenja

Na slici 4.10 prikazana je ovisnost IRR o nazivnoj toplinskoj snazi postrojenja uz pretpostavljeni omjer električne i toplinske snage Pel/Q = 0,15. Uspoređene su konfiguracije sa kondenzatorom (oznaka k) i bez rashladnog kondenzatora.

Ovisnost IRR o snazi postrojenja (kWt), Pel/Q=0,15 25

IRR %

20

15

10

5

0 700

900 IRR

1100 IRR_k

1300

1500

1700

kWt

Slika 4.10 Ovisnost IRR o snazi postrojenja (kWt), Pel/Q=0.15

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

55

CTT

HBOR

Interna stopa povrata načelno se smanjuje s porastom veličine postrojenja (uslijed rasta investicije i kraćeg trajanja pogona na nazivnoj snazi).

4.7.2. Utjecaj specifičnog investicijskog troška

Na slici 4.11 i prikazana je ovisnost IRR o promjeni specifičnog investicijskog troška u intervalu od 4.000 do 6.000 EUR/kWe, za postrojenje snage 210 kWe/ 1400 kWt, za slučaj konfiguracije sa kondenzatorom (oznaka k) i bez rashladnog kondenzatora.

Ovisnost IRR o specifičnom investicijskom trošku Pel/Q=0,15 25

IRR %

20

15

10

5

0 4000

4500

5000

5500

6000

EUR/kWe IRR

IRR_k

Slika 4.11. Ovisnost IRR o specifičnom investicijskom trošku (EUR/kWe), Pel/Q=0.15

Ilustracija na slici 4.11., kao i podaci iz tablice 3.1. jasno ukazuju na nepovoljan utjecaj visine investicijskog troška na financijsku atraktivnost projekata u tržišnom segmentu postrojenja manjih snaga. Taj je utjecaj naročito izražen u proteklih nekoliko godina, u kojima zbog povećanja potražnje i ograničenih proizvodnih kapaciteta svjedočimo znatnom povećanju cijena.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

56

CTT

5.

HBOR

OSTALI ELEMENTI STUDIJE IZVODLJIVOSTI

Pored izbora tehnologije i konfiguracije kogeneracijskog postrojenja, te analize osnovnih ekonomskih pokazatelja, o čemu je opširnije pisano u prethodnim poglavljima, u studijama izvodljivosti analiziraju se i različiti aspekti kao što su: izbor i postojeće stanje lokacije, dugoročna raspoloživost biomase, utjecaj na okoliš, te prihvatljivost projekta za lokalnu zajednicu.

5.1.

Izbor lokacije

Prilikom izbora lokacije potrebno je udovoljiti ili barem naći zadovoljavajući kompromis između različitih zahtjeva kao što su: − blizina izvora i mogućnost dopremanja dovoljnih količina biomase, − osiguran pristup vozilima s postojećih prometnica, − priključak na elektroenergetsku mrežu je jednostavan i jeftin − postoji mogućnost priključka na vodopskrbni i kanalizacijski sustav, − postoji mogućnost odlaganja krutog goriva, − toplinskih potrošači nisu udaljeni – niži troškovi distribucije toplinske energije Postojanje transportne infrastrukture značajno je zbog mogućnosti brzog i jeftinog dopremanja biomase, kako bi se smanjili troškovi i povećala ekonomska isplativost projekta. Način i troškove priključka kogeneracijskog postrojenja na mrežu u specifičnim hrvatskim uvjetima definiraju se elaboratom priključka koji izrađuje nadležni operator distribucijskog ili prijenosnog sustava. Troškovi priključka ovise o udaljenosti od mreže, konfiguraciji terena kao i načinu priključka (nisko ili srednje naponska, nadzemna ili ukopana).

Okvirne cijene priključka na elektroenergetsku mrežu prema [45] ovise o tome je li riječ o izgradnji nove ili produljenju postojeće elektroenergetske mreže i mogu na niskom naponu dostići razinu od 26.000 €/km za nadzemni vod u urbaniziranoj sredini. Ukopavanje vodova u urbaniziranoj sredini je i dvostruko skuplje (45.80053.450 €/km). Za priključak na srednjem naponu prosječno je potrebno izdvojiti za nadzemni vod do 16.800 €/km, a za ukopani vod do 39.700 – 58.000 €/km.

Uobičajeno se za udaljenosti veće od 500 m izvode srednjenaponski priključci koji zahtijevaju ugradnju transformatora čija cijena ovisi o snazi i iznosi 3.800 € za 10 kVA odnosno 1.220 € za 2,5 kVA. Prema važećem Pravilniku o naknadi za priključenje na elektroenergetsku mrežu i za povećanje priključne snage (NN 28/06) u RH proizvođač električne energije plaća ili 1.350 kn/kW priključne snage ili stvarne troškove priključenja. Troškovi Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

57

CTT

HBOR

priključka ovise o stanju i izvedbi distribucijske mreže i procjenjuju se Elaboratom priključka koji izrađuje lokalni Operator distribucijskog sustava.

5.2.

Raspoloživost biomase

Za pogon kogeneracijskog postrojenja načelno se mogu koristiti različita goriva: drvni ostatak (s pilane ili tvornice namještaja, šumski ostatak) ili namjenski uzgojeno brzorastuće drvo. Ovisno o lokaciji mogući su različiti načini nabavke biomase ali su najvažniji parametri kod donošenja odluke: − nabavna cijena, − sigurnost opskrbe, − kvaliteta goriva, − i održivost opskrbe.

U razmatranju izbora lokacije s koje će se nabavljati drvo treba uzeti u obzir i osjetljiv pristup lokalnoj ekologiji, budući da iskorištavanje šumskih resursa kao i uzgoj velikih količina monokultura – brzorastućih šuma, može različito utjecati na bioraznolikost i održivost područja.

Pojam sigurnosti opskrbe podrazumijeva kratkoročnu i dugoročnu raspoloživost biomase. Kratkoročna sigurnost postiže se izgradnjom ili predviđanjem prostora za skladištenje na lokaciji postrojenja, dok se dugoročna sigurnost povećava ugovorima o zajamčenoj opskrbi s većim brojem dobavljača.

Za učinkovito iskorištavanje potrebno je kvalitetu isporučene biomase održavati konstantnom (unutar određenih granica) pri čemu su najvažniji parametri: − sadržaj vlage, − veličina čestica/komada, − uključci i zagađenje.

Većina tehnologija omogućava izgaranje sječke vlažnosti i preko 50 %. Ograničenja postoje kod nekih tehnologija rasplinjavanja. Veličina čestice ograničena je instaliranom opremom za manipulaciju i izgaranje goriva U terminima dugoročne sigurnosti održivost nabave goriva predstavlja najvažniji faktor. Za procjenu održivosti bilo kojeg izvora goriva nužno je detaljno analizirati ulaze i izlaze kao i moguće nepovoljne utjecaje na opskrbni lanac što je nužno provesti za sve veće instalacije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

58

CTT

5.2.1

HBOR

Nabavka potrebne količina sječke

Godišnja potrošnja drvne sječke ovisit će o: - veličini i konfiguraciji postrojenja, - vrsti tehnologije primarne pretvorbe biomase, - iskoristivosti procesa, - načinu vođenja pogona, - vrsti i vlažnosti korištenog goriva.

Tako će npr. razmjerno veliko kondenzacijsko postrojenja snage 20 MWe s izgaranjem sječke na rešetki, uz prosječnu iskoristivost proizvodnje električne energije od 32 % potrošiti 170.000 t sječke (pretpostavljen je pogon u trajanju 8.000 sati godišnje, te prosječna vlažnost sječke od 35 %). Kogeneracijsko postrojenje kapaciteta 5,6 MWe/10 MWth potrošiti će tijekom godine dana više od 55.000 tona drvne sječke. Godišnja potrošnja sječke postrojenja snage 1 MWe/ 5 MWth iznositi će i više od 15.000 tona drvne sječke ili/i piljevine dok će godišnja potrošnja kogeneracijskog postrojenja s rasplinjavanjem snage 0,9 MWe/ 1,6 MWth za procijenjenih 7500 sati kontinuiranog pogona na nazivnoj snazi biti manja od 8.000 t. Ekvivalentan volumen biomase izražen u kubičnim metrima ovisit će o prosječnoj gustoći vlažnog drveta koja se kreće u rasponu 0,75 do 0,9 t/m3.

S obzirom da je isplativost ulaganja u kogeneracijsko postrojenje loženo biomasom izravno ovisna o mogućnosti osiguravanja dugotrajnog i neprekinutog pogona za financijsku održivost projekta iznimno je značajno osigurati kontinuiranu opskrbu drvnim ostatkom ili šumskom sječkom. Ukoliko vlasnik postrojenja ne raspolaže s dovoljnim količinama sječke za rješenje problema kontinuirane opskrbe može poduzeti sljedeće mjere: - potpisivanje dugoročnog ugovora s tvrtkom za prikupljanje, iveranje i prodaju šumske biomase, - potpisivanje ugovora s drvno-prerađivačkom tvrtkom o otkupu viškova drvnog ostatka (piljevine i komadnog drveta) - zakup šumske površine s pravom korištenja šumske biomase, - uzgoj brzorastućih nasada.

Tvrtka Šumska biomasa d.o.o osnovana je od strane tvrtke Hrvatske šume, d.o.o. (u daljnjem tekstu HŠ) kao tvrtka specijalizirana za organiziranje prikupljanja prostornog drveta, te iveranje, baliranje i prodaju drvne sječke. Prema planu proizvodnje HŠ za 2008. godinu procijenjen je i potencijal prerade od približno 750.000 m3 šumske biomase (granjevine i panjeva) koja nastaje uzgojnim radovima uređivanja i čišćenja, te pridobivanjem drva u prethodnom i glavnom prihodu.

Navedene količine šumske biomase prikupljaju se na približno 2 milijuna ha (20.000 km2) šumske površine kojom gospodare HŠ. U tablici 5.1 prikazani su podaci o Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

59

CTT

HBOR

procijenjenim količinama šumske biomase, ukupnoj površini i prosječnom prinosu (izdašnosti) pojedinih područja [46].

Tablica 5.1 Potencijal proizvodnje šumske sječke u 2008. godini, Šumska biomasa, d.o.o i Hrvatske šume, d.o.o. [46] UPRAVA ŠUMA

Šumska biomasa

Površina šume

Prosječno

m3

ha

m3/ha

Vinkovci

61.270

72.341

0,847

Osijek

50.804

77.305

0,657

Našice

50.067

82.353

0,608

Požega

18.229

60.632

0,301

Bjelovar

85.367

132.004

0,647

Koprivnica

45.743

62.444

0,733

Zagreb

64.686

81.153

0,797

Sisak

36.413

87.879

0,414

Karlovac

38.968

83.016

0,469

Ogulin

32.357

60.579

0,534

Delnice

77.103

96.293

0,801

Senj

33.502

98.399

0,340

Gospić

96.847

315.673

0,307

Buzet

7.452

72.582

0,103

Split

2.120

356.435

0,006

52.144

74.036

0,704

753.072

2,018.987

0,373

Nova Gradiška HŠ ukupno

U 2008. godini prosječna cijena šumske sječke vlažnosti 30 – 35 % utovarene u kamion na šumskoj cesti iznosila je 35 EUR/t [46]. Ovoj cijeni potrebno je pribrojiti i troškove transporta koji se temeljem [47] mogu procijeniti na približno 0,1 EUR/t/km.

Vlasnik postrojenje loženog drvnom biomasom može osigurati i potrebne količine goriva potpisujući ugovor s drvno-prerađivačkom tvrtkom o otkupu viškova drvnog ostatka. Na razini RH, i u uvjetima stabilne potražnje za proizvodima, u primarnoj i sekundarnoj preradi trupaca u domaćoj drvoj industriji nastaje približno 720.000 m3 drvnog ostatka [48] od čega se približno 30 % troši u industrijskim kotlovnicama za proizvodnju toplinske energije (za pokrivanje potreba grijanja prostora i sušenja proizvoda). Dio drvoprerađivačkog ostatka koristi se i kao sirovina u sekundarnoj obradi drva, te za proizvodnju peleta i briketa (u 2008. godini u RH proizvedeno je više od 70.000 t peleta). Nepotrošeni drvni ostatak najčešće se prodaje kao ogrjevno drvo stanovništvu koje živi u blizini drvoprerađivačkog pogona, dok se određen dio (najčešće kora) ili spaljuje ili vraća u šumu da istrune. S obzirom da je drvno-prerađivačka industrija izrazito izvozno orijentirana intenzitet proizvodnje, pa Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

60

CTT

HBOR

tako i raspoloživi viškovi drvnog ostatka, izravno će ovisiti o potražnji za drvnim proizvodima u zapadnoeuropskim zemljama (u koje se izvozi najveći dio proizvodnje).

Na raspoložive viškove dugoročno će utjecati i promjena poslovne strategije vlasnika drvno-prerađivačkih pogona koji zbog neizvjesnog makroekonomskog okvira u sve većoj mjeri razmatraju ulaganje u postrojenja za proizvodnju električne energije kao ulaganje u dugoročno sigurniju investiciju koje će barem djelomično kompenzirati smanjenje prihoda iz primarne djelatnosti.

Realno je pretpostaviti da će povećana ulaganja u energetska postrojenja koja kao gorivo koriste drvnu biomasu potaknuti bolje iskorištavanje raspoloživog ostatka, ali i povećati konkurenciju na tržištu šumske biomase na kojem će se vlasnici energetskih postrojenja suočiti s proizvođačima iverice i peleta, kao i s kupcima koji već danas otkupljuju viškove drvne biomase i izvoze ih u susjedne zemlje.

Pokretanje sektora bioenergetike vjerojatno stvoriti će i potrebu za namjenskim uzgojem brzorastućih vrsta drva (alternativno se koristi i naziv kulture kratkih ophodnji od engl. short rotation coppice) za što su pogodne ne samo neobrasle šumske površine nego i poljoprivredno zemljište. Potencijal za proizvodnju brzorastućih kultura vrbe, topole, johe ili breze u RH postoji s obzirom na veliku površinu napuštenih poljoprivrednih površina (više od 18.000 km2 ograničenih ili trajno nepogodnih za poljoprivrednu proizvodnju) kao i postojeće neobraslo šumsko zemljište (više od 1.800 km2) [49].

Djelomičnim iskorištavanjem raspoloživih površina u svrhu uzgoja energetskih kultura mogle bi se osigurati količine drvne sječke dovoljne za pogon većeg broja postrojenja. Tako npr. za cjelogodišnji pogon postrojenja snage 5 MWe (8000 h/a, prosječna iskoristivost 25 %) i uz pretpostavljenu ogrjevna vrijednost drvne biomase približno 5 MWh/ts.t.i uz pretpostavljeni godišnji prinos suhe drvne mase od 10 ts.t./ha za uzgoj brzorastućih nasada bilo bi potrebno osigurati površinu od približno 3.200 ha (32 km2).

U RH je od sredine osamdesetih godina prošlog stoljeća na različitim staništima, uglavnom u panonskom području postavljeno više pokusnih ploha s brzorastućim vrstama. Najveći potencijal produkcije biomase pokazali su klonovi stablastih vrba.

Rezultati istraživanja potencijala započetog prije desetak godina na lokacijama u Dardi i Čazmi pokazuju da se vrijednosti dvogodišnjeg prinosa različitih klonova bijele vrbe nalaze u intervalu od 9,3 t/ha do 19,8 t/ha (izraženo u tonama suhe tvari). Istraživanjem je pokazano i da se primjenom intenzivnijih uzgojnih i zaštitnih mjera prinos može znatnije povećati. [50].

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

61

CTT

HBOR

U europskim okvirima najviše brzorastućih kultura zasađeno je u Švedskoj, gdje se na približno 15.000 ha uzgaja vrba. Različite vrste vrbe dominiraju i u Poljskoj gdje je u 2007. godini ukupna površina energetskih nasada iznosila 6.700 ha [51, 52].

U zemljama Srednje i Južne Europe (npr. u Njemačkoj, Italiji, Španjolskoj) povoljniji su uvjeti za sadnju topole. U Italiji je zahvaljujući poticajnim mjerama za energetsko korištenje biomase od 2003. do 2008. godine zasađeno više od 4.000 ha površine različitim vrstama brzorastućih topola. Približno 3.000 ha zasađeno je u Sjevernoj Italiji, najviše u Lombardiji u dolini rijeke Po. Za uspješan uzgoj brzorastuće topole najvažniji preduvjet predstavlja mogućnost navodnjavanja pa je izbor dolina rijeka kao i područja s uređenim melioracijskim sustavom logičan izbor. Prema rezultatima terenskih istraživanja koja su provedena u Italiji [53] prosječan godišnji prinos brzorastuće topole iznosi 23 t/ha (izražen u tzv. zelenim tonama, odnosno u masi svježe/vlažne tvari prosječne vlažnosti 59 %) ili približno 9 ts.t./ha (izražen u masi suhe tvari). Prinos na najboljim lokacijama može dostići i 15 ts.t./ha godišnje, a ovisi o vrsti tla, načinu uzgoja, gustoći sadnica (i dužnoj i širinskoj), te o frekvenciji sječe (žetve). Sječa se može provoditi svake godine, svake dvije, tri ili više godina.

Istraživanja započeta u krajem 80-ih godina prošlog stoljeća su pokazala da duži razmaci između sječe osiguravaju veći prinos [54]. Prosječna nabavna cijena (na pragu elektrane) drvne sječke dobivene iz brzorastućih nasada u Italiji kreće se u rasponu od 40-45 EUR/t svježe tvari [55]. U strukturi troškova naknada uzgajivaču iznosi 15-20 EUR/t dok približno 20-25 EUR/t otpada na sječu, iveranje, utovar i transport. Uz pretpostavljenu ogrjevnu vrijednost svježe sječke od 2 MWh/t nabavna cijena izražena u EUR/MWh iznosi 20 do 23 EUR/MWh.

5.2.2

Radijus ekonomičnog transporta drvne biomase

Radijus transporta drvne biomase je termin koji služi za procjenu udaljenosti i troškova prijevoza drvne biomase koja se kao gorivo koristi u energetskom postrojenju za proizvodnju toplinske i/ili električne energije. Radijus transporta je uskoj vezi s terminom površine područja potrebnog za prikupljanje ili uzgoj drvne biomase. Termin površine je pak izravno ovisan o prosječnoj izdašnosti šume ili zemljišta na kojem se uzgajaju brzorastuće nasade.

Izdašnost ili gustoća raspodjele biomase ili raspoloživa količina biomase u određenom području uobičajeno se izražava u tonama vlažne tvari koja se može proizvesti ili prikupiti na kvadratnom kilometru šume ili zemljišta godišnje.

Raspoloživa količina biomase predstavlja jedan od ključnih parametara u određivanju veličine energetskog postrojenja. Za ilustraciju pojma poslužiti će sljedeći primjer.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

62

CTT

HBOR

Za zadanu prosječnu izdašnost područja (DB izražen u t/km2/a ) potrebno je iz odabranog skupa postrojenja definiranog rasponom snage 1 MWe do 50 MWe (zajedno s pripadajućim iskoristivostima i specifičnim investicijskim troškovima) odabrati ono koje će omogućiti najjeftiniju proizvodnju električne energije od najmanje 8000/sati godišnje. Kao rubni uvjeti proračuna postavljaju se nabavna cijena šumske sječke (na šumskoj cesti od 35 EUR/t, specifični trošak transporta od 1,1 EUR/km sveden na prijeđeni kilometar, te godišnji trošak plaće vozača od 15.000 EUR/a). Ilustracija proračuna prikazana je na slici 5.1.

Slika 5.1. Utjecaj izdašnosti područja DB, iskoristivosti i specifičnog investicijskog troška na specifični trošak proizvodnj električne energije u postrojenjima različite snage

Rezultati proračuna pokazuju da velika postrojenja zahvaljujući niskom specifičnom investicijskom trošku i visokoj iskoristivosti kompenziraju utjecaj povećanih transportnih troškova na specifični trošak proizvodnje električne energije. Razvidno je da veća izdašnost zahtijeva manji radijus dobave.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

63

CTT

HBOR

Problem se može postaviti i obratno. Ukoliko je poznata/zadana veličina energetskog postrojenja i ukoliko je potrebno ispuniti postavljene ciljeve u proizvodni električne i/ili toplinske energije tada se potrebna površina prikupljanja odnosno radijus prikupljanja određuje u izravnoj ovisnosti o izdašnosti terena. Što je raspoloživa količina biomase u određenom području manja potrebna površina prikupljanja bit će veća.

5.3.

Utjecaj na okoliš

5.3.1. Emisije štetnih tvari

Oksidi sumpora Drvna biomasa sadrži male količine sumpora (u deblu svega 0,01 %, u iglicama crnogoričnog drveća 0,04-0,2 % - izraženo u masenim udjelima u suhom gorivu). U praksi, izgaranjem biomase nastaju vrlo male ili zanemarive količine sumpornog oksida tako da se u postrojenja koja kao gorivo koriste samo drvnu biomasu u pravilu ne ugrađuje oprema za uklanjanje oksida sumpora. U procesu izgaranja sumpor tvori plinovite spojeve SO2 i SO3 kao i alkalne sulfate. Najveći dio sumpora pretvara se u parnu fazu. U kotlovima u kojima se dimni plinovi brzo hlade sulfati kondenziraju na česticama letećeg pepela ili na površinama cijevi. Većina sumpora sadržana je u pepelu (40 do 90 %) dok je ostatak emitiran u dimnim plinovima kao SO2 ili u manjoj mjeri kao SO3. Efikasnost procesa zadržavanja sumpora u pepelu najviše ovisi o koncentraciji alkalnih metala (osobito kalcija) u pepelu. Utjecaj sumpora nije toliko značajan zbog emisija SO2 već zbog njegova udjela u korozijskim procesima.

Dušikovi oksidi Udio dušika u drvnoj biomasi relativno je nizak. Suho deblo i kora sadrže 0,1-0,5 % dušika dok je kod iglica crnogoričnog drveća udio dušika nešto viši (1-2 %).

Dušikovi oksidi koji nastaju pri izgaranju su dušikov oksid (NO) i dušikov dioksid (NO2) koji se zajednički označavaju s NOx. Za stvaranje dušika postoje dva izvora: dušik iz zraka i dušikovi spojevi u gorivu. S obzirom na način nastajanja razlikuju se termički dušikovi oksidi koji nastaju oksidacijom atmosferskog dušika pri temperaturama višim od 900 °C, te dušikovi oksidi iz goriva. Približno 85 % dušikovih oksida koji nastaju u procesu izgaranja predstavljaju termički NOx. Dušikovi oksidi nastaju složenim procesima ovisnim o tehnologiji izgaranja i temperaturi. Na nastajanje dušikovih oksida najviše utječu svojstva goriva, način dobave zraka u ložište, te raspodjela temperatura dimnih plinova u ložištu.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

64

CTT

HBOR

Rezultati mjerenja koja su provedena na postrojenjima u Švicarskoj i Austriji pokazuju da količina dušikovih oksida nastalih u procesu izgaranja biomase na temperaturama između 800 i 1100 °C najviše ovisi o udjelu dušika u gorivu.

Izmjereni raspon emisija za ložišta s izgaranjem na rešetki i za izgaranje goriva s udjelima dušika od 0,1 do 1,2 % približno iznosi 120 do 600 mg/Nm3 (izmjereno uz volumni udjel kisika u dimnim plinovima od 11 %). Izmjerene količine dušikovih oksida pri izgaranju drvne sječke u fluidiziranom sloju na postrojenjima u Švedskoj i s udjelima dušika u gorivu između 0,15 i 0,22 %, kreću se u rasponu od 30 do 100 mg/Nm3 [56].

Slika 5.2. Raspodjela primarnog i sekundarnog zraka za izgaranje u ložištu kotla s izgaranjem biomase na rešetki [57]

Slika 5.3 Recirkulacija dimnih plinova u ložištu kotla s izgaranjem biomase na rešetki [57]

Za smanjenje emisija dušikovih oksida koriste se primarne i sekundarne mjere.

Primarne mjere usmjerene su na regulaciju temperature u procesu izgaranja odnosno snižavanje vršnih temperatura izgaranja u zoni plamena i iznadplamenoj Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

65

CTT

HBOR

zoni što se postiže stupnjevanim dovođenjem zraka za izgaranje (odnosno raspodjelom na primarni i sekundarni zrak), ali i recirkulacijom dimnih plinova (koji se osim za regulaciju temperature u zonama ložišta koriste i za sušenje vlažnog goriva na rešetki). Stupnjevanim dovođenjem zraka u ložište regulira se pretičak zraka u pojedinim zonama, a s time i količina neizgorenih tvari (ugljični monoksid, čestice goriva ili čađe – neizgoreni ugljik). Ilustracija kanalnog razvoda za stupnjevano dovođenje zraka u ložište kotla s izgaranjem na rešetki prikazana je na slici 3.2. dok je ilustracija razvoda recirkulacije dimnih plinova prikazana na slici 3.3.

Sekundarne mjere usmjerene su na obradu dimnih plinova postupcima selektivne katalitičke redukcije ili selektivne nekatalitičke redukcije. Oba procesa koriste amonijak ili spojeve iz kojih se amonijak dobiva kao npr. urea. Miješanjem amonijaka i dušikovih oksida u prisutnosti katalizatora ili na visokim temperaturama dolazi do kemijske reakcije u kojoj nastaje dušik, dok se kisik iz dušikovih oksida i vodik iz amonijaka spajaju u vodu.

U procesu selektivne nekatalitičke redukcije (engl. Selective NonCatalytic Reduction –SNCR) amonijak ili urea injektiraju se u vruće dimne plinove na temperaturama između 850 i 1050 °C. Održavanje temperature dimnih plinova u zadanom rasponu važno je zbog toga što se na temperaturama iznad 1200 °C intenzivira reakcija ponovnog nastajanja dušikovih oksida iz preostalog amonijaka i raspoloživog kisika. Proces nekatalitičke redukcije nije učinkovit na temperaturama nižim od 800 °C. U optimalnim uvjetima proces nekatalitičke redukcije omogućava smanjenje emisija NOx za 50 do 60 % dok je u realnim uvjetima postotak smanjenja u rasponu od 20 do 40 %.

Kod procesa selektivne katalitičke redukcije (engl. Selective Catalytic Reduction – SCR) amonijak se injektira u prostor iznad katalizatora. Materijal katalizatora bira se ovisno o sastavu dimnih plinova, te količini i sastavu letećeg pepela. Koriste se različiti materijali ili spojevi titanovog oksida s vanadijem, molibdenom ili tungstenom, platinom, te zeolitni (aluminosilikatni) materijali. Proces se odvija na temperaturama dimnih plinova od 250 do 400 °C i karakterizira ga manja potrošnja amonijaka u odnosu na proces nekatalitičke redukcije.

Kao nadgradnja primarnim i sekundarnim mjerama mogu se koristiti optimizacijski algoritmi koji su uobičajeno zasnovani na modelu izgaranja izvedenom u formi neuronske mreže. Algoritmi se koriste se za korekciju zadanih vrijednosti glavnih procesnih varijabli (količine zraka za izgaranje, količine zraka u iznadplamenoj zoni i količine amonijaka) u cilju smanjenja emisije štetnih tvari i optimiranja specifične potrošnje topline.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

66

CTT

HBOR

Čestice i pepeo Za uklanjanje krutih čestica i pepela iz dimnih plinova koriste se pojedinačno ili u kombinaciji različiti uređaji: ciklonski odvajači, elektrostatski taložnici (suhi ili vlažni), te vrećasti filteri.

Ciklonski odvajači čestica temelje se na kombiniranom djelovanju centrifugalne i gravitacijske sile. Dimni plinovi u kojima su raspršene čestice pepela i čađe uvode se u ciklonski odvajač u tangencijalnom smjeru. Uslijed djelovanja centrifugalne sile čestice pepela i čađe potisnute su na stijenku odvajača odakle se gravitacijski spuštaju u spremnik pepela. Glavne prednosti ciklonskog odvajača ogledaju se u jednostavnoj konstrukciji i jednostavnom održavanju, niskoj cijeni, mogućnosti odvajanja velikih čestica, te mogućnosti pogona u širokom rasponu temperatura.

Među nedostacima se ističe slaba učinkovitost u odvajanju manjih čestica, problem kondenzacije katrana, te smanjena učinkovitost kod promjena opterećenja.

Ilustracija ciklonskog odvajača prikazana je na slici 5.4.

Pročišćeni plinovi

Pročišćeni plinovi

Ulaz d.pl.

Čestice Čestice

Slika 5.4. Ciklonski odvajač čestica i pepela [58]

Slika 5.5. Multiciklonski odvajač čestica [59]

Za povećanje učinkovitosti procesa koriste se tzv. multiciklonski odvajači, sastavljeni od više paralelno povezanih ciklonskih odvajača. Multiciklonski odvajači su skuplji, a zbog složene konstrukcije strujanje dimnih plinova ostvaruje se uz veći pad tlaka. Ilustracija multiciklona prikazana je na slici 5.5.

U elektrostatskim taložnicima čestice čađe i pepela najprije se električki nabijaju, a zatim privlače na elektrodu. Prikupljene čestice periodički se uklanjanju s elektrode ili putem vibracija ili uz pomoć elektrode za pražnjenje. Učinkovitost elektrostatskog taložnika je vrlo visoka, omogućava odvajanje malih čestica uz niže padove tlaka u usporedbi s drugim tipovima odvajača. U nepovoljne značajke ubrajaju se visoki Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

67

CTT

HBOR

investicijski troškovi, povećane sigurnosne mjere zbog dijelova pod naponom i relativno velik volumen. Ilustracija elektrostatskog taložnika prikazana je na slici 5.6.

Vrećasti filtri su relativno jednostavno izvedeni. Tekstilno ili polimerno gusto tkano platno obješeno je u zatvorenoj konstrukciji kroz koju prolaze dimni plinovi. S nakupljanjem čestica na platnu povećava se pad tlaka što zahtijeva relativno često čišćenje filtra koje se provodi ili vibriranjem (otresanjem) platna ili ispuhivanjem platna propuštanjem stlačenog zraka u smjeru suprotnom od smjera strujanja dimnih plinova. Vrećasti filtri osiguravaju učinkovito odvajanje čestica različite veličine. Prikladni su za pogon na temperaturama do 250 °C. U nepovoljne značajke ubraja se osjetljivost na brzine strujanja, relativno velik volumen, te relativno kratak vijek trajanja platna (2-3 godine). Ilustracija vrećastog filtra prikazana je na slici 5.7.

Slika 5.6. Elektrostatski taložnik - suhi [60]

Slika 5.7. Vrećasti filtar [60, 61]

Najvažniji tehnički aspekti glavnih tehnologija uklanjanja čestica i pepela iz dimnih plinova prikazani su u tablici 3.

Tablica 5.2. Tehničke značajke opreme za uklanjanje čestica i pepela iz dimnih plinova [6061]

Učinkovitost

Brzina strujanja

Pad tlaka mbar

Potrošnja energije kWh/1000 m3/h

%

m/s

Ciklonski odvajač

85-95

15-25

6-15

0,3-0,65

Vrećasti filtar

> 99

0,5-5

5-20

0,75-1,9

Elektrostatski filtar

> 95

0,5-2

1,5-3,0

0,26-1,96

Pored emisija dušičnih oksida, čestica i pepela prilikom izgaranja biomase pojavljuju se i drugi problemi izazvani kemijskim sastavom goriva [62]. Alkalni Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

68

CTT

HBOR

metali (Na, K, Ca, Mg) u gorivu najviše utječu na zašljakivanje i zaprljanje cijevnih stijena i snopova, sinteriranje fluidiziranog sloja, te koroziju.

Klor, kojeg u slami ima znatno više nego u drvnoj biomasi, pospješuje i zaprljanje i zašljakivanje, a doprinosi i povećanju emisija klorovodika te stvaranju dioksina. Klor se izgaranjem pretvara u pare klorovodika, čistog klora ili klorida alkalnih metala.

Smanjivanjem temperature dimnih plinova u kotlu kloridi alkalnih metala kondenziraju na česticama letećeg pepela ili na izmjenjivačkim površinama. Ovisno o koncentraciji alkalnih metala (Na, K, Ca, Mg) između 40 i 85 % klora iz goriva zadržava se u letećem pepelu. Formiranje dioksina događa se u heterogenim rekacijama na površini čestica letećeg pepela u okolišu ugljika, klora i kisika na temperaturama između 250 i 500 °C. Za smanjenje nastajanja dioksina potrebno je smanjiti količinu čestica letećeg pepela, omogućiti što potpunije izgaranje, smanjiti pretičak kisika/zraka i izabrati gorivo sa što nižom koncentracijom klora.

Sekundarna mjera redukcije emisije dioksina je učinkovit odvajač čestica na niskim temperaturama s obzirom da je najveći dio dioksina sadržan u česticama letećeg pepela (80 %).

Koncentracija teških metala (Zn, Pb) u gorivu značajna je ne samo zbog utjecaja na korozijske procese i emisije štetnih tvari u okoliš, nego i zbog utjecaja na održivo iskorištavanje pepela. Usporedo s ekspanzijom korištenja biomase u energetske svrhe nastala je i potreba za vraćanjem pepela nastalog izgaranjem biomase u energetskim postrojenjima u šumski ekosustav s ciljem održavanja prirodnog ciklusa kretanja tvari u prirodi. Odlaganje pepela s povećanim koncentracijama teških metala načelno je nepovoljno te se nastoje razviti takve mjere vođenja procesa izgaranja koje će smanjiti koncentraciju teških metala u pepelu koji se prikuplja ispod rešetke i na ciklonskom odvajaču, te usmjeriti taloženje većine teških metala na čestice pepela koje se odvajaju na elektrostatskom ili vrećastom filtru.

Pepeo slame, žitarice i trave ima znatno manje količine teških metala od pepela nastalog izgaranjem drveta ili kore. Razlog ponajprije leži u dugotrajnom razdoblju rasta drveća tijekom kojeg se teški metali akumuliraju u kori, kao činjenici da šumsko tlo pogoduje otapanju teških metala.

U razmatranju značajki izgaranja važni su i drugi elementi iz goriva koji formiraju pepeo i soli: silicij, kalcij, magnezij, kalij i natrij. Kalcij i magnezij povećavaju temperaturu tališta pepela dok ju kalij smanjuje. Silicij s kalijem tvori niskotaljive silikate u letećem pepelu. S obzirom da sadrži relativno velike količine kalija pepeo slame se sinterira i tali na znatno nižim temperaturama u usporedbi s pepelom drvnih goriva.

Kalij i natrij u kombinaciji s klorom i sumporom igraju glavnu ulogu u korozijskim mehanizmima. Ovi elementi djelomično isparavaju za vrijeme izgaranja i tvore alkalne kloride koji se kondenziraju na izmjenjivačkim površinama i reagiraju s dimnim plinovima formirajući sulfate i oslobađajući klor. Klor ima katalitičku funkciju Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

69

CTT

HBOR

koja dovodi do aktivne oksidacije na materijalu cijevi i kod relativno niskih temperatura (100 do 150 °C). Zbog navedenih pojava poželjno je izgarati goriva sa što manjim udjelom kalija i natrija.

5.3.2 Izvadak iz uredbe o graničnim vrijednostima emisija

Uredba o graničnim vrijednostima emisija (GVE) onečišćujućih tvari u zrak iz stacionarnih izvora, VRH, 15. veljače 2007. (NN 21/07) Članak 107.

Kategorizacija postrojenja prema toplinskoj snazi ložišta UREĐAJ ZA LOŽENJE

KRUTO GORIVO I TEKUĆE I PLINSKO GORIVO OD BIOMASE GORIVO

Mali

> 0,1 do 1 MW

> 0,1 do 3 MW

Srednji

>1 do 50 MW

> 3 do 50 MW

>50 MW

> 50 MW

Veliki

Mali i srednji uređaji za loženje Članak 111.

(1) GVE za male uređaje za loženje koji koriste kruta goriva i goriva od biomase su: GVE Zacrnjenje iz dimnjaka

1

Toplinski gubici u otpadnom plinu 17% Ugljikov monoksid

1000 mg/m3

Volumni udio kisika,%

7% (ugljen, vrtložno loženje) 11% (drvo, biomasa)

(2) GVE za srednje uređaje za loženje koji koriste kruta goriva i goriva od biomase su: GVE Toplinski gubici u otpadnom plinu 17% 150 mg/m3

Krute čestice

Oksidi sumpora izraženi kao SO2 2000 mg/ m3 Ugljikov monoksid

500 mg/m3

Oksidi dušika izraženi kao NO2

500 mg/m3 vrtložno izgaranje: 300 mg/m3

Volumni udio kisika, %

7% (ugljen, vrtložno loženje) 11% (drvo, biomasa)

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

70

CTT

HBOR

Veliki uređaji za loženje Članak 112.

(1) GVE za nove velike uređaje za loženje koji koriste kruta goriva i goriva iz biomase, uz volumni udio kisika 6%, su: Toplinska MW

snaga,

GVE, mg/m3

Oksidi sumpora izraženi kao 50 do 100 SO2 >100 Biomasa

850 200 200

Oksidi dušika izraženi kao NO2 >50 do 100 Biomasa >100 >50 do 100 >100 do 300 >300

400 200 400 300 200

Krute čestice

50 30

>50 do 100 > 100

Ugljikov monoksid

250

(2) GVE za postojeće velike uređaje za loženje koji koriste kruta goriva i goriva od biomase, uz volumni udio kisika 6%, su: GVE, mg/m3

Toplinska snaga, MW Oksidi sumpora izraženi kao >50 do 100 SO2 >100 do 500 >500

2000 2000 – 400 (linearni pad) 400

Oksidi dušika izraženi kao >50 do 500 NO2 >500

600 500

Krute čestice

100 50

< 500 ≥ 500

Ugljikov monoksid

250

(3) GVE oksida dušika izraženih kao NO2 kod postojećih velikih uređaja za loženje toplinske snage veće od 500 MW je 200 mg/m3 od 1. siječnja 2016. godine.

(4) GVE u stavku 1., 2. i 3. ovoga članka iskazane su masenom koncentracijom onečišćujućih tvari u suhom otpadnom plinu temperature 273 K i tlaka 101,3 kPa.

Aktualne GVE u RH na razini su europskih vrijednosti iz 2001. godine (propisanih smjernicom o emisijama iz velikih stacionarnih izvora - elektrana 2001/80/EG). U posljednjih nekoliko godina nekim europski zemljama na snagu su stupile strože vrijednosti graničnih emisija. Tako su za velika ložišta u kojima izgara biomasa u Austriji, propisane GVE za dušične okside (NOx) 100 mg/Nm3, za ugljični monoksid (CO) 100 mg/Nm3, za čestice 10 mg/Nm3, a za okside sumpora izražene kao SO2 Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

71

CTT

HBOR

50 mg/Nm3. Kod srednjih ložišta dopuštene vrijednosti emisija veće su tek za dušične okside i iznose 200 mg/Nm3, te za čestice za koje iznose 20 mg/Nm3. [63]

5.3.3. Smanjenje emisija

Proizvodnjom električne energije u postrojenju loženom biomasom zamjenjuje se proizvodnja u konvencionalnim termoelektranama koje kao gorivo koriste fosilna goriva te na taj način smanjuju emisije štetnih tvari u okoliš, ponajprije ugljičnog dioksida. Približan pretvorbeni faktor smanjenja emisija ovisi o godišnjoj proizvodnji i i potrošnji fosilnih goriva u konvencionalnim termoelektranama i kreće se na razini od približno 0,35 tCO2/MWh proizvedene električne energije

5.4.

Određivanje ogrjevne vrijednosti

Ogrjevna vrijednost predstavlja količinu toplinske energije koja se može dobiti transformacijom biomase u energetskom postrojenju. Na ogrjevnu vrijednost najviše utječu kemijski sastav i vlažnost biomase. Ogrjevna vrijednost određuje se mjerenjem u kalorimetru. Razlikuju se gornja i donja ogrjevna vrijednost.

Gornja ogrjevna vrijednost predstavlja onu količinu topline koja nastaje potpunim izgaranjem jedinične količine goriva, pri čemu se dimni plinovi ohlade na 25 °C, a vlaga iz dimnih plinova izluči kao kondenzat.

Donja ogrjevna vrijednost predstavlja onu količinu topline koja nastaje potpunim izgaranjem jedinične količine goriva, pri čemu se dimni plinovi ohlade na 25° C, a vlaga u diminim plinovima ostaje parovitom stanju i toplina kondenzacije ostaje neiskorištena.

Kod uspoređivanja ogrjevne vrijednosti različitih vrsta biomase potrebno je povesti računa o jedinici u kojoj je izražena količina biomase. U literaturi se, kao i u svakodnevnoj praksi koriste: kilogrami ili tone suhe ili vlažne tvari, te kubični, prostorni ili nasipni metri.

Gornja ogrjevna vrijednost biomase ovisi o kemijskom sastavu goriva. Izražava se u odnosu na masu suhog goriva i kreće se u rasponu od 18,36 do 20,10 MJ/kg.

Gornja ogrjevna vrijednost ovisi o vrsti biomase (sječka bjelogoričnog i crnogoričnog drveća, kora, otpadno drvo, trava, žitarice, slama ...), a manje razlike postojat će i s obzirom na vrstu drveta (hrast, jela, grab, bor, ...). Svojstva i kemijski sastav krute biomase prikazani su u tablicama 5.3 i 5.4

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

72

CTT

HBOR

Tablica 5.3 Svojstva krutih biogoriva [63] Sadržaj vlage

Gornja ogrjevna vrijednost

Donja ogrjevna vrijednost

Nasipna gustoća

kg/kgv.t.%

kWh/kg s.t.

kWh/kg v.t.

kgv.t/m3

kWh/m3

Peleti – drvo

10

5,5

4,6

600

2756

Drvna sječka, bjelogorica, sušena

30

5,5

3,4

320

1049

Drvna sječka, bjelogorica,

50

5,5

2,2

450

1009

Drvna sječka, crnogorica, sušena

30

5,5

3,4

250

855

Drvna sječka, crnogorica,

50

5,5

2,2

350

785

Trava, balirana

18

5,1

3,8

200

750

Kora

50

5,6

2,3

320

727

Žitarice

15

5,2

4,0

175

703

Piljevina, vlažna

50

5,5

2,2

240

538

Slama (ozime pšenice), balirana

15

5,2

4,0

120

482

Energetska gustoća

sadržaj vlage u sušenoj/prosušenoj biomasi odnosi se na sušenje na zraku (prirodnom cirkulacijom) u trajanju od 9 mjeseci. Svojstva slame, trave i žitarica odgovaraju prosječnim vrijednostima kod žetve/košnje

Tablica 5.4.

Pepeo Ugljik Vodik Kisik Dušik Sumpor Klor Silicij Kalcij Magnezij Kalij Natrij Cink Olovo Hg

Elementarna analiza drvne sječke, kore, slame i otpadnog drveta [64] Drvna sječka

Kora

Slama

Otpadno drvo

A % s.t.

C % s.t.

H % s.t.

O % s.t.

N % s.t.

0,9 50,40 5,91 42,65 0,12

3,5 50,31 5,79 40,12 0,24

5,6 45,82 5,38 42,65 0,58

3,2 48,28 5,54 41,53 1,40

S mg/kg s.t.

Cl mg/kg s.t.

Si mg/kg s.t.

Ca mg/kg s.t.

Mg mg/kg s.t.

K mg/kg s.t.

Na mg/kg s.t.

Zn mg/kg s.t.

Pb mg/kg s.t.

242 56 1317 3195 395 907 61 35 1,1

499 202 3936 11287 1351 2368 176 115 2,1

981 3597 14791 3105 867 6603 547 23 0,8

835 696 4068 4846 994 875 1002 405 149,3

MJ/kg s.t.

20,07

20,10

17,96

18,75

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

73

CTT

HBOR

Na donju ogrjevnu vrijednost utjecat će sadržaj vlage i maseni udjelu vodika u gorivu. Donja ogrjevna vrijednost uobičajeno se izražava u odnosu na masu vlažnog goriva. Za izračunavanje donje ogrjevne vrijednosti koristi se sljedeći izraz (I):

w ⎞ w h 18,2 ⎛ w ⎞ ⎛ H d = H g ⋅ ⎜1 − −r ⋅ ⋅ ⋅ ⎜1 − ⎟−r ⋅ ⎟ 100 ⎠ 12 100 100 2 ⎝ 100 ⎠ ⎝ 24 3 14 144 43 444244443 1

2

(**)

3

gdje je: Hd

MJ/kgv.t*.

donja ogrjevna vrijednost goriva

Hg

MJ/kgs.t.*

gornja ogrjevna vrijednost goriva

r

MJ/kg

toplina isparavanja, r = 2,445 MJ/kg na 25 °C

w

% (kg/kgv.t)

sadržaj vlage u gorivu w=mw/(mw+ms)

mw

kg

masa vode

ms

kg

masa suhog goriva

h

% (kg/kg s.t.)

maseni udio vodika u gorivu

*v.t – vlažna tvar, s.t – suha tvar

Prvi član u izrazu (I) služi za svođenje gornje ogrjevne vrijednosti na masu vlažnog goriva. Drugi član predstavlja energiju potrebnu za isparavanje vlage sadržane u gorivu, dok je s trećim članom definirana energija potrebna za isparavanje vode nastale izgaranjem vodika.

Za ilustraciju različitih ogrjevnih vrijednosti pojedinih vrsta drva uobičajeno se koristi donja ogrjevna vrijednost suhog goriva (sa sadržajem vlage w = 0 %) kao što je prikazano u tablici 5.5.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

74

CTT

HBOR

Tablica 5.5. Gustoća i donja ogrjevna vrijednost različitih vrsta suhog drveta [65, 66]

Gustoća ρ

Donja ogrjevna vrijednost Hd, uz w=0%

kg/m3

MJ/kgs.t.

grab

830

17,01

bukva

720

18,82

hrast

690

18,38

jasen

690

17,81

javor

630

17,51

bagrem

770

18,95

breza

650

19,49

vrba bijela

560

17,85

vrba siva

560

17,54

joha crna

550

18,07

joha bijelka

550

17,26

topola crna

450

17,26

smreka

470

19,66

jela

450

19,49

bor obični

520

21,21

ariš

590

19,68

borovac

400

20,41

Ukoliko se pretpostavi maseni udjel vodika u drvu od 6 % tada se gornja ogrjevna vrijednost pojedine vrste drva može dobiti pribrajanjem 1,33 MJ/kg odnosno vrijednosti člana 3 u izrazu (I) vrijednostima u tablici 5.5. Za točno određivanje gornje i donje vrijednosti pojedine vrste drva potrebno je provesti laboratorijsku analizu.

Udjeli vlage u različitim oblicima drvne biomase koja se koristi kao gorivo u energetskim postrojenjima kreću se u širokom rasponu od 5 % do više od 60 % .

Utjecaj vlage na donju ogrjevnu vrijednost goriva ilustriran je na slici 5.8. na kojoj su prikazani rezultati proračuna izraza (I) za drvnu sječku gornje ogrjevne vrijednosti 19,8 MJ/kg, masenog udjela vodika 6 % i gustoće 720 kg/m3.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

75

CTT

HBOR

25

Hg

Hd MJ/kg

20

15

10

5

0

10

20

30

40

50

60

Maseni udio vlage u %

Slika 5.8. Ovisnost donje ogrjevne vrijednosti o vlažnosti biomase

S obzirom da se u drvnoj industriji i šumarstvu količina drvne mase uobičajeno izražava u kubičnim metrima, i ogrjevna vrijednost svodi se na m3. Prilikom preračunavanja ogrjevne vrijednosti potrebno je uzeti i u obzir povećanje gustoće drvne biomase zbog povećanja vlažnosti. Ovisnost gustoće i ogrjevne vrijednosti (izražene u MJ/m3, MWh/m3 i MWh/t) o vlažnosti prikazana je na slici 5.9.

4

2000

1.4

1800

1.35

x 10

1.3

1600 3

Hd MJ/m

ρ kg/m3

1.25 1400 1200 1000

1.15 1.1

800

600

1.2

1.05

0

10

20

30

40

50

1

60

0

10

Maseni udio vlage u %

4

5

3.8

4.5

40

50

60

50

60

3.6

Hd MWh/m

3

4

Hd MWh/t

30

Maseni udio vlage u %

5.5

3.5 3

3.4 3.2 3

2.5

2.8

2 1.5

20

0

10

20

30

40

Maseni udio vlage u %

50

60

2.6

0

10

20

30

40

Maseni udio vlage u %

Slika 5.9. Ovisnost gustoće i ogrjevne vrijednosti drveta (izraženo u MJ/m3, MWh/m3 i MWh/t) o vlažnosti

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

76

CTT

5.5.

HBOR

Prihvatljivost projekta za lokalnu zajednicu [45]

U okviru studije utjecaja na okoliš za svaku potencijalnu lokaciju razmatra se: − općenit utjecaj na floru i faunu, − mogućnost gradnje, − specifični utjecaji na okoliš: zrak, voda, buka, vizualni utjecaj − udaljenost od najbližih naselja.

Prikupljanje goriva - šumske biomase kao i pogon energetskog postrojenja zahtijeva formalne konzultacije sa različitim predstavnicima zakonodavne i izvršne vlasti koji su u poziciji odobravanja ali i savjetovanja o specifičnim pravnim pitanjima vezanim za: − sve aktivnosti u segmentu šumarstva i šumskih kultura − mogućeg utjecaja na životinjski i biljni svijet, kao i očuvanje krajobraza i građevina − kontrolu zagađenja − zdravlje i sigurnost − regulativu u području izgradnje i održavanja − promet i transport U cilju boljeg prihvaćanja projekta potrebno je konzultirati i individualne vlasnike zemljišta kao i kompanije te agencije odgovorne za eneregetsku, vodoprivrednu, telekomunikacijsku ili transportnu infrastrukutru.

Lokalna zajednica, bliski susjedi, lokalne organizacije i udruge stanovnika mogu se posebno zabrinuti za − promjene u gospodarenju šumama, pristup i pogodnost korištenja, promjene vrijednosti okoliša − utjecaj postupaka obrade drveta na mjestu prikupljanja – iveranje, siječenje − promet i transport drveta do postrojenja − vizualne promjene tijekom izgradnje i pogona energetskog postrojenja − emisije, utjecaj na lokalnu kvalitetu zraka, zdravlje i sigurnost − potencijal povećanja zaposlenosti lokalnog stanovništva – prikupljanje i priprema goriva i proizvodnja energije Potrebno je informirati i konzultirati vladine urede, tijela lokalne samouprave, bliske susjede kao i druge zainteresirane grupe za sve aktivnosti koje su povezane s prikupljanjem, transportom, obradom i energetskim korištenjem biomase.

Neposredna korist od preliminarnih konzultacija ogleda se u mogućnosti − poboljšanja kvalitete projekta, jer se savjeti eksperata i/ili lokalno znanje mogu uključiti u planiranje, razvoj i upravljanje projektom Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

77

CTT

HBOR

− − − −

pravodobnog dobivanja dozvola i autorizacije identifikacije, anticipiranja ili izbjegavanja mogućih konflikata u ranoj fazi što smanjuje potencijal nastajanja problema u kasnijoj fazi razvijanja dijaloga korisnog za daljnje odvijanje projekta stvaranja pozitivne slike o projektu i pridobivanja podrške javnosti

Konzultacije ne rješavaju nužno sve probleme i mogu izgledati suvišne, međutim dugoročno osiguravaju prihvatljiviji i prikladniji razvoj projekta. Konzultacije treba planirati i integrirati u projekt. Za svaku fazu projekta (proizvodnja biomase, prikupljanje, transport i izgaranje) proceduru savjetovanja treba započeti što je prije moguće pri čemu je iskrenost, otvorenost i predanost neophodna. Načini konzultiranja ovise o veličini projekta i lokalnim uvjetima a mogu se provesti putem − izrade letka o projektu i prikupljanje komentara − izložbe s ciljem poticanja dijaloga i pružanja/prikupljanja informacija − organiziranjem dana otvorenih vrata i posjta sličnim projektima − otvorenih sastanaka − radionice sa zainteresiranim strankama na kojima se razmatraju određena pitanja Konzultiranje i informiranje je kontinuirani proces koji obuhvaća − obilazak energetskih postrojenja i lokacij na kojima se upravlja ili uzgaja energetsko drvo, − informiranje povezano s programima zaštite okoliša u lokalnim školama − povezivanje developera, lokalnih vlasti i lokalne zajednice koje može biti povezano s formalnim ili neformalnim monitoringom (potrebno kod npr. izdavanja lokacijske dozvole)

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

78

CTT

6.

HBOR

PRIMJERI PRELIMINARNE ANALIZE

Primjenom prethodno opisane metodologije analizirane su mogućnosti izgradnje i isplativosti pogona postrojenja na lokacijama odabranih tvrtki u drvoprerađivačkoj industriji, te u manjem sustavu područnog grijanja.

U prvom primjeru analizirana je tvrtka koja proizvodi parkete i piljenu građu.

Relativno velike količine raspoloživog drvnog ostatka omogućavaju kontinuiran pogon postrojenja snage 1 MWe. Viškovi topline koji se ne troše na lokaciju mogu se isporučivati ili susjednoj tvrtki (za što je predviđena i izgradnja parovod) ili stambenim i poslovnim objektima (za što je potrebna izgradnja toplinske mreže).

U drugom primjeru analiziran je pogon postrojenja u tvrtki za proizvodnju furnira i parketa koja je posebna zbog specifičnih zahtjeva koji se postavljaju na parametre pare koja se koristi u procesu sušenja furnira.

Treći primjer detaljnije raščlanjuje konfiguraciju postrojenja snage 500 kWe koje bi toplinom opskrbljivalo stambene i poslovne objekte u manjem naselju, a kao gorivo koristila šumsku sječku.

U četvrtom primjeru definirana je konfiguracija snage 900 kWe, toplinske snage 1570 kWe koja se temelji na rasplinjavanju krute biomase i plinskom motoru.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

79

CTT

HBOR

Prilog A: Tvrtka za proizvodnju parketa i piljene građe

Proizvodni program Tvrtke 1 obuhvaća proizvodnju piljene građe i parketa, a većina proizvoda izvozi se u inozemstvo. Godišnji prorez trupaca, uglavnom bukve, hrasta i jasena u 2007. godini iznosio je 23.427 m3. Od ukupne količine ispiljenih trupaca, približno 12.000 m3 bio je krupni pilanski ostatak i piljevina, dok je količina raspoložive kore bila veća od 2.500 m3. U 2008. godini planirani prorez trupaca veći je od 26.000 m3.

Drvni ostatak, nastao u proizvodnom procesu, tek se u manjoj mjeri troši za pokrivanje toplinskih potreba tvrtke u procesima sušenja poluproizvoda i grijanja radnih prostora. Relativno velike količine vlažne piljevine, kore i komadnog drveta se ili prodaju kao ogrjevno drvo ili odlažu kao nekorisni drvni ostatak. Izgradnjom i pogonom kogeneracijskog postrojenja omogućit će se potpunije iskorištenje raspoloživog drvnog ostatka, pokrivanje svih toplinskih potreba lokacije, proizvodnja i isporuka električne energije, te isporuka viškova toplinske energije obližnjoj tvrtki.

A1.

TEHNIČKI PODACI

A1.1. Toplinske potrebe lokacije

Toplinska energija na lokaciji tvrtke troši se kontinuirano u procesu sušenja proizvoda, te sezonski za grijanje radnih prostora. Promjenjive toplinske potrebe sustava grijanja i sušenja podmiruju se pogonom jednog parnog kotla kapaciteta 6 t/h suhozasićene pare 5 bar. U 2007. godini poluproizvodi su sušeni u sušarama ukupnog kapaciteta 335 m3.

Za točniju procjenu toplinske potrošnje lokacije, a u svrhu određivanja parametra kogeneracijskog sustava provedena je satna analiza toplinskog opterećenja za 2007. godinu. Rezultati proračuna satnog toplinskog opterećenja u drugom tjednu veljače 2007. godine ilustrirani su na slici 1. U gornjem dijelu svijetloplavom krivuljom prikazane su satne vrijednosti zadane temperature pogona parketa ϑP dok su izmjerene satne vrijednosti vanjske temperature ϑv prikazane tamnoplavom krivuljom.

U donjem koordinatnom sustavu slike A1. svijetloplavom krivuljom prikazane su toplinske potrebe grijanja radnih prostora (pogona parketa, pilane), zelenom krivuljom prikazane su toplinske potrebe sušara, dok je ukupno toplinsko opterećenje prikazano crvenom krivuljom.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

80

CTT

HBOR Satne temperature u II. tjednu veljace 2007.

30

θp 20

θv

o

C

10 0 -10 -20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Satno toplinsko opterecenje grijanja pogona i sušara u II.tjednu veljace 2007.

2500 2000

kW

1500 Ukupno Sušare Pogon

1000 500 0

0

20

40

60

80 sati

100

120

140

160

Slika A1. Satne vrijednosti temperatura i toplinskog opterećenja u 2. tjednu veljače

Rezultati proračuna toplinskog opterećenja na godišnjoj razini prikazani su na slici A2. U gornjem koordinatnom sustavu nalaze se satne vrijednosti vanjskih temperatura u 2007. godini dok se u donjem koordinatnom sustavu nalaze krivulje toplinskih potreba grijanja radnih prostora, toplinskih potreba sušara i krivulja ukupnog toplinskog opterećenja.

Vanjska temperatura 2007 40 30

o

C

20 10 0 -10

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

6000

7000

8000

Toplinsko opterecenje 4000

kW

3000

Ukupno Sušare Grijanje pogona

2000

1000

0

0

1000

2000

3000

4000 5000 sati 2007. godine

Slika A2. Satne vrijednosti vanjske temperature i toplinskih opterećenja u 2007. godini

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

81

CTT

HBOR

U razdoblju od početka lipnja do kraja kolovoza nema potreba za grijanjem radnih prostora, a krajem srpnja pretpostavljen je i petnaest-dnevni zastoj sušara (zbog remonta kotla). Zbog blage zime potrošnja toplinske energije za grijanje radnih prostora bila je manja i ukupno toplinsko opterećenje samo je u nekoliko navrata premašilo 2 MWt. U 2007. godini procijenjene ukupne toplinske potrebe lokacije iznosile su približno 12.000 MWh, a za njihovo pokrivanje potrošeno je približno 4.650 m3 suhog drvnog ostatka (pretpostavljena je ogrjevna vrijednost od 3.2 MWh/m3, te gubici kotla i razvoda od približno 20 %).

Zbog planiranog povećanja opsega proizvodnje tijekom 2008. godine izgradit će se nove sušare, te će ukupni kapacitet sušara na lokaciji biti 560 m3. S povećanjem kapaciteta sušara povećat će se i toplinsko opterećenje lokacije za približno 900 kWt. Na temelju pretpostavljenih budućih toplinskih potreba lokacije (nove sušare u pogonu) i primjenom prethodno opisane metodologije izračunati su sljedeći parametri toplinske potrošnje: − vršno toplinsko opterećenje približno 3,0 MWt, − godišnja toplinska potrošnja približno 19.200 MWh, − godišnja potrošnja drvnog ostatka približno 8.300 m3 (uz pretpostavljenu prosječnu ogrjevnu vrijednost 2,9 MWh/m3, očekuje se i potrošnja vlažnog ostatka) Podaci o budućoj toplinskoj potrošnji na lokaciji sumarno su prikazani na slici A3 i to godišnjom krivuljom trajanja opterećenja (engl. Load Duration Curve – LDC ) i ilustracijom prosječnog mjesečnog toplinskog opterećenja.

Toplinsko opterecenje, mjesecni prosjek 4000

3000

3000

kW

kW

LDC Toplinsko opterecenje ukupno 4000

2000

1000

0

2000

1000

0

2000

4000 6000 sati u godini

8000

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 mjeseci

Slika A3. Krivulja trajanja opterećenja i prosječno mjesečno toplinsko opterećenje – nove sušare u pogonu,

Krivulja trajanja toplinskog opterećenja prikazana u lijevom koordinatnom sustavu na slici A3 koristi se za određivanje veličine kogeneracijskog postrojenja i omogućava procjenu očekivanog broja sati pogona na nazivnoj snazi. Podaci o Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

82

CTT

HBOR

prosječnom mjesečnom toplinskom opterećenju, prikazani u desnom koordinatnom sustavu mogu se iskoristiti za procjenu mjesečnih količina drvnog ostatka potrebnih za podmirivanje toplinske potrošnje.

Izračunati parametri upućuju na postojanje potencijala izgradnje kogeneracijskog postrojenja manje snage čiji kapacitet će ponajprije ovisiti o količini raspoloživog drvnog ostatka. S obzirom na specifičnosti razmatrane lokacije, odnosno činjenicu da se za pokrivanje toplinskih potreba grijanja i sušenja koristi vodena para, za instalaciju u tvrtki prikladnija je kogeneracija s parnim kotlom i parnom protutlačnom turbinom. Električna iskoristivost postrojenja manjih snaga (<1.000 kWe) kreće se u rasponu od 7 % do 15 %, a specifični investicijski trošak premašuje 4.000 EUR/kWe. A1.2. Kogeneracijsko postrojenje

Načelno su razmotrene dvije konfiguracije: - postrojenje manjeg kapaciteta koje slijedi toplinske potrebe lokacije, - postrojenje većeg kapaciteta koje proizvodi viškove toplinske energije koji se isporučuju tvrtki u susjedstvu Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja nazivne toplinske snage 2.500 kWt i nazivne električne snage 300 kWe s podacima o proizvodnji električne i toplinske energije data je na slici A4.

5000 Hukupno= 19201 MWht

Ekogen = 2244 MWhe

4500

Hvršni =

504 MWht

7000

8000

Hkogen = 18696 MWht

4000 3500

kW

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

0

1000

2000

3000

4000 sati

5000

6000

Slika A4. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja 2.500 kWt / 300 kWe

Kogeneracijsko postrojenje koje bi slijedilo toplinske potrebe lokacije proizvelo bi 2.244 MWh električne energije, pokrilo veći dio toplinske potrošnje, te u pogonu, Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

83

CTT

HBOR

zajedno s vršnim kotlom potrošilo približno 9.110 m3 drvnog ostatka. Količina potrošenog drvnog ostatka bila bi manja od ukupno raspoložive količine na lokaciji.

Ta činjenica upućuje na razmatranje postrojenja veće snage. Prilikom razmatranja uzeta je u obzir i mogućnost dobave drvnog ostatka iz susjedne tvrtke kao i mogućnost isporuke viškova toplinske energije u susjednu putem parovoda.

Na lokaciji susjedne tvrtke u proizvodnji namještaja, parketa i podova u 2007. godini prerađeno je 14.537 m3 trupaca. Od ukupno prerađene količine približno 7.400 m3 bio je drvni ostatak i piljevina, dok je količina kore iznosila 1.500 m3. Očekivani prorez u 2008. godini znatno je veći i iznosi 19.000 m3.

S obzirom na navedeno razmotrena je konfiguracija postrojenja snage 1.000 kWe što predstavlja maksimalnu snagu postrojenja za čije poticanje je inicijalno bila predviđena tarifa od 0,95 kn/kWh, a od 2009. godine 1,0342 kn/kWh. Kogeneracijsko postrojenje nazivne toplinske snage 5.000 kWt i nazivne električne snage 1.000 kWt proizvelo bi 8.375 MWh električne energije, pokrilo svu toplinsku potrošnju na lokaciji tvrtke 1 (19.200 MWh) i omogućilo isporuku približno 22.600 MWh toplinske energije u susjednu tvrtku. Za pogon ovog postrojenja potrebno je nabaviti dodatne količine drvnog ostatka. Ilustracija pogona razmatrane konfiguracije prikazana je na slici A5.

5000 4500 4000

QLipa

Ekogen = 8375 MWhe HBor

3500

= 22674 MWht

HLipa = 19201 MWht Hkogen = 41875 MWht

kW

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

0

1000

2000

3000

4000 sati

5000

6000

7000

8000

Slika A5. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja 5.000 kWt / 1.000 kWe

Za pogon postrojenja bilo bi potrošeno približno 17.600 m3 drvnog ostatka.

Potrebna količina drvnog ostatka izračunata je uz pretpostavljenu ukupnu Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

84

CTT

HBOR

iskoristivost kotla od 85 %, gubitke parovoda od 5 % i približnu ogrjevnu vrijednost drvnog ostatka 3,5 MWh/m3 (pretpostavljene vlažnosti 30 %) A3.

PRIKLJUČAK NA ELEKTROENERGETSKU MREŽU

A3.1. Postojeće stanje okolne elektroenergetske mreže

Budući da se lokacija izgradnje kogeneracijske elektrane na biomasu nalazi u sklopu pogona tvrtke, za priključak na elektroenergetsku mrežu koristiti će se postojeća elektroenergetska infrastruktura unutar pogona, uključujući i okolnu elektroenergetsku mrežu, uz odgovarajuću nadogradnju kojom će se osigurati adekvatne tehničke pretpostavke u skladu s Mrežnim pravilima i ostalim važećim normama koje se primjenjuju kod izgradnje i priključka sličnih malih elektrana.

Pogon tvrtke, napaja se iz trafostanice 35/10 kV instalirane snage 2x4 MVA. Napajanje iz TS 35/10 kV realizirano je kabelom 3 x (1x185) mm2, izvodom koji napaja dvije TS 10/0.4 kV u tvrtki 1, te dvije TS 10/0.4 kV u susjednoj tvrtki.

Vršno opterećenje SN izvoda može se procijeniti na cca. 1.500 kVA (86A), što je znatno ispod nazivne nazivne snage kabela IPO 3 x (1 x 185)mm2.

A3.2. Osnovno rješenje priključka na elektroenergetsku mrežu

Izgradnja kogeneracijskog postrojenja planira se s instaliranom snagom 9001000kW, i to sinhronim generatorom i faktorom snage cca. 0,95, što daje instaliranu snagu elektrane cca. 1MVA. Generatorski napon biti će standardni 400 V ili 690 V, a priključak na mrežu planira se izvesti na slijedeći način: - iza generatora, za vezu sa SN mrežom biti će blok transformator 0.4(0.69)/10 kV instalirane snage 1.000 kVA (tipski), odvojen od generatora generatorskim prekidačem, gdje se ujedno vrši i sinhronizacija s mrežom - zaštita generatora realizirati će se standardnim zaštitnim funkcijama koje minimalno uključuju podnaponsku zaštitu, nadnaponsku zaštitu, podfrekventnu zaštitu, nadfrekventnu zaštitu, prekostrujnu zaštitu, zaštitu od nesimetričnog opterećenja i blokadu otočnog pogona - od blok transformatora do priključne TS 10/0.4 kV veza će se realizirati SN kabelom 10(20) kV odgovarajućeg presjeka - priključak na postojeću SN mrežu 10 kV realizirati će se dogradnjom SN postrojenja, - u priključnom polju (vodnom ili mjernom polju) realizirati će se obračunsko mjerenje (dvosmjerno), nezavisno od postojećeg obračunskog mjerenja u TS 10/0.4 kV preko kojeg se obračunava potrošnja industrijskog pogona, odvajanje postrojenja od mreže realizirati će se učinskim rastavljačem kojim

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

85

CTT

HBOR

će upravljati (najvjerojatnije daljinski) lokalni operator distribucijskog sustava.

S obzirom na karakter pogona kogeneracijskog postrojenja (ne mogu se očekivati nagle promjene proizvodnje) i realizaciju sa sinhronim generatorom, ne mogu se očekivati nikakvi negativni utjecaju na okolnu elektroenergetsku mrežu (viši harmonici, dinamičke varijacije napona, flikeri itd.).

Također, maksimalna angažirana snaga kogeneracijskog postrojenja biti će manja od postojeće snage potrošnje na SN izvodu, tako da se ne očekuju niti negativni utjecaji u smislu povećanja napona u mreži, pogotovo imajući u vidu relativno kratku udaljenost od pojne točke (cca. 1.300m). To ujedno znači da se očekuje i pozitivni utjecaj na pogon okolne SN mreže 10 kV u smislu smanjenja gubitaka radne energije u mrežu uslijed smanjenja tokova radnih snaga na prvoj dionici izvoda 10 kV. Tokovi jalovih snaga ostati će nepromijenjeni budući da se planira pogon postrojenja s faktorom snage cosφ=1.

A4.

PROSTORNO UREĐENJE

Instalacija kogeneracijskog postrojenja predviđena je u objektu postojeće kotlovnice U Urbanističkom planu uređenja naselja i kontaktnih zona, lokacija tvrtke smještena je u radno – industrijsku zonu.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

86

CTT

HBOR

A5.

PROFITABILNOST PROJEKTA

A5.1. Investicijski troškovi

U provedenoj preliminarnoj analizi profitabilnosti pretpostavljen je specifični investicijski trošak postrojenja od 4.000 EUR/kWe, te specifični trošak instalacije parovoda 400 EUR/m.

Investicija -

kogeneracijsko postrojenje 1.000 kWe × 4.000 EUR/kW = 4,000.000,- EUR parovod 1.000 m × 400 EUR/kW = 400.000,- EUR INVESTICIJA UKUPNO

A5.2

4,400.000,- EUR

Troškovi pogona i održavanja

Troškovi pogona i održavanja uobičajeno se procjenjuju kao postotak investicije u rasponu između 1 % i 3 % godišnje. Odabrana je vrijednost od 3 % godišnje.

Troškovima pogona pribrojeni su i troškovi nabavke električne energije potrebne za pokrivanje vlastite potrošnje kogeneracijskog postrojenja. Uz pretpostavljen udio od 8 % vlastite potrošnje za godišnji pogon postrojenja potrebno je osigurati 670 MWh uz približnu nabavnu cijenu od 0,08 EUR/kWh (prosječna nabavna cijena električne energije za potrebe proizvodnje u tvrtki) Troškovi pogona i održavanja 4,400.000,- × 0,03

= 132.000,- EUR

Vlastita potrošnja električne energije 670,000 kWh× 0,08 EUR/kWh

=

53.600,- EUR

A5.3. Zarada od isporučene električne energije

Pretpostavljena je isporuka ukupno proizvedene električne energije od približno 8.375 MWh. Ova pretpostavka temelji se na očekivanoj isporuci svih raspoloživih viškova toplinske energije tvrtki udaljenoj 1 km od postrojenja. Ukoliko bi izgradnja parovoda bila neizvediva (zbog npr. poteškoća u rješavanju imovinsko pravnih odnosa) tada bi za dostizanje naveden proizvodnje bilo potrebno ugraditi rashladni kondenzator kapaciteta 2,5 MWt koji bi viškove toplinske energije ispustio u okolinu.

Isporučena električna energija otkupljuje se po poticajnoj cijeni od 1,0342 kn/kWh, prema odredbama članka 4. st 1. Tarifnog sustava za proizvodnju električne Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

87

CTT

HBOR

energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije za postrojenja priključena na distribucijsku mrežu koja koriste obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage do uključivo 1 MW. Postrojenje pripada u kategoriju d. elektrana na biomasu podkategorija: d2. kruta biomasa iz drvno-prerađivačke industrije 1,0342 kn/kWh Poticajna cijena važeća je za 2009. godinu, a određena je primjenom korekcijske formule vezane za promjenu indeksa potrošačkih cijena.

Zarada od isporuke električne energije 8,375.000 kWh × 1,0342 kn/kWh

= 8,661.425,- kn

1.170,462,- EUR

A5.4. Indikatori profitabilnosti

Za preliminarnu ocjenu profitabilnosti izračunati su indikatori profitabilnosti pogona postrojenja odabrane veličine (1.000 kWe, 5.000 kWt, parovod 1000 m).

Parametri: - ekonomski životni vijek projekta n = 12 godina (odgovara trajanju ugovora o otkupu električne energije), - obračunska kamatna stopa r = 6 %, - tečaj 1 EUR = 7,4 kn.

Izračunati indikatori profitabilnosti prije oporezivanja za razmatrani slučaj prikazani su u tablici A1.

Parametar

Investicija

€

4,400.000,-

€/god

984.862,-

Jednostavni period povrata

god

4,5

Diskontirani period povrata

god

5,4

Netto sadašnja vrijednost

€

3,856.929,-

Interna stopa povrata

%

19,8

Godišnja netto zarada

r = 6 %, n = 12 godina

Tablica A1Indikatori profitabilnosti

Polazeći od rezultata prikazanih u tablici A1 analiziran je utjecaj promjene specifičnih investicijskih parametara na vrijednost interne stope povrata: − povećanje specifične investicije kogeneracijskog postrojenja o na 4.500 EUR/kWe, IRR je 17,1 % o na 5.000 EUR/kWe, IRR je 14,7 % − povećanje cijene parovoda na 800 EUR/m smanjuje IRR na 17,6 %.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

88

CTT

HBOR

Iznimno dobri preliminarni pokazatelji temelj su za provođenje detaljnije financijske analize.

A6. Detaljna financijska analiza A6.1 Investicije u dugotrajnu imovinu (osnovna sredstva)

Slijedom podataka o strukturi investicije sličnih postrojenja prikazanih u tablici 3.3., poglavlje 3 [38] približno je definirana i struktura investicije razmatranog postrojenja.

OSNOVNA SREDSTVA

%

Građevinski objekti, spremište goriva, parovod, ...

20

880.000

Komponente postrojenja - ložište, kotao, kogeneracijski modul, toplinska podstanica, transporteri goriva, elektro i hidraulička oprema ...

72

3.168.000

Projekti i dozvole

8

352.000

UKUPNO:

Nabavna vrijednost

100

4.400.000

A6.2 Investicije u obrtna sredstva OBRTNA SREDSTVA

Godišnji iznos

Broj nabava u godini

Prosječna sredstva

Fiksni troškovi održavanja/Vanjske usluge

96.800

2

48.400

Materijalni troškovi (gorivo, odvoz pepela, električna energija ...)

61.417

12

5.118

Troškovi osoblja

50.400

12

4.200

UKUPNO:

208.617

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

57.718

89

CTT

HBOR

A6.3 Troškovi poslovanja - godišnji

Ovi troškovi za razmatrano postrojenje obuhvaćaju fiksne i varijabilne troškove održavanja, troškove plaća pogonskog osoblja, te troškove pokrivanja vlastite potrošnje električne energije postrojenja. Pretpostavljeni godišnji troškovi održavanja slijed obrazac definiran u tablici 3.1. poglavlja 3 i iznose 2,2 % investicije u fiksnom dijelu, te 0,14 EUR/MWht u varijabilnom dijelu (sveden na ekvivalentnu toplinsku energiju utrošenog goriva) TROŠKOVI POSLOVANJA

Način obračuna

Fiksni troškovi održavanja

2,20% Invest./a

96.800

0,14

7.817

4.200 h/a × 12 EUR/h

50.400

670 MWh×80 EUR/MWh

53.000

Varijabilni troškovi održavanja EUR/MWht Troškovi osoblja Trošak električne energije UKUPNO

Iznos

208.617

Zbroj fiksnih i varijabilnih troškova održavanja iznosi 147.200 EUR i 3,3 % investicije.

Trošak osoblja obračunat je na temelju pretpostavljenog broja sati godišnjeg angažmana pogonskog osoblja za postrojenja slične veličine i tehnologije [38], te primjenom lokalne satnice od 12 EUR/h brutto. Alternativno se trošak osoblja može obračunati i preko karakterističnog koeficijenta kojim se broj zaposlenih vezuje za ukupno proizvedenu električnu energiju. U razmatranom slučaju broj zaposlenih na vođenju pogona i održavanja bio bi 12 što se ocjenjuje previsokim s obzirom na kontinuirani karakter pogona i veličinu postrojenja.

U obzir je uzeta i specifičnost situacije u kojoj je budući vlasnik kogeneracijskog postrojenja ujedno i vlasnik susjedne tvrtke u koju će se isporučivati toplinska energija i iz koje će se preuzimati viškovi električne energije. Zbog tog razloga nisu uzeti u obzir troškovi nabavke dodatnih količina drvne sječke, niti je obračunata naknada za isporučenu toplinsku energiju.

Fiksni troškovi održavanja približno su ekvivalentni troškovima vanjskih usluga s obzirom da kogeneracijska postrojenja u prvim godinama eksploatacije najčešće održavaju predstavnici tvrtki isporučioca opreme što je uobičajeno i regulirano godišnjim ugovorima o održavanju.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

90

CTT

HBOR

A6.4 Proračun amortizacije

Amortizacijski vijek za pojedine grupe osnovnih sredstava definiran je slijedom odredbi Pravilnika o amortizaciji odnosno pripadajuće tablice godišnjih stopa amortizacije dugotrajne imovine

Nabavna vrijednost Objekti Komponente postrojenja, oprema Planiranje i dozvole OSNOVNA SREDSTVA

Amortizacijski vijek - godina

Godišnja amortizacija

Ostatak vrijednosti

880.000

40

22.000

616.000

3,168.000

20

158.400

1,267.200

352.000

5

70.400

0

4,400.000

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

1,883.200

91

CTT

HBOR

A6.5 Financijska konstrukcija

Kod izračuna ulaganja pored investicije pretpostavljena je dvostruka prosječna vrijednost potrebnih obrtnih sredstava.

Među izvorima financiranja najveći udio ima kredit razvojne banke koji predstavlja polovicu potrebne investicije u opremu. Predviđen je i manji udio dioničkog kapitala (vlastita sredstva 10 %) dok se kreditom komercijalne banke namiruje razlika do punog iznosa ulaganja.

FINANCIJSKA KONSTRUKCIJA

IZNOS

%

ULAGANJE U osnovna sredstva U obrtna sredstva UKUPNO

4,400.000

97%

115.436

3%

4,515.436

IZVORI Dionički kapital, 10 % potrebnih ulaganja

451.544

10%

Kredit 1, razvojna banka 50 % investicije u opremu

2,200.000

49%

Kredit 2, komercijalna banka

1,863.893

41%

UKUPNO

4,515.436

A6.6 Uvjeti kreditiranja PLAN OTPLATE KREDITA (1)

IZNOS

KAMATA

ROK (godina)

RATA

Kredit 1

2,200.000

4%

12

234.415

Kredit 2

1,863.893

8%

5

466.824

Visina kamate kredita razvojne banke mijenja se ovisno o statusu koji tvrtka ima prema mjestu registracije (područja od posebne državne skrbi ili brdsko planinska područja), ili prema veličini (male, srednje ili velike tvrtke) ili zbog dokazane tržišne konkurentnosti. Kod kredita komercijalne banke kamata kao i rokovi otplate mogu se i mijenjati ovisno o prilikama na financijskom tržištu. Pretpostavljene se godišnje otplate u jednakim ratama premda su uobičajene i kvartalne ili polugodišnje otplate kredita. Za dionički kapital može se predvidjeti i isplata dividende u iznosu koji se definira unaprijed ili ovisno o rezultatima godišnjeg poslovanja.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

92

CTT

HBOR

U nastavku su prikazane vrijednosti tehničkih i ekonomskih parametara razmatranog projekta koje su korištene za ilustraciju projekcije računa dobiti i gubitaka te za prikaz financijskog toka.

Snaga postrojenja Specifična investicija Investicija ukupno

1 4400 4400000

MWe EUR/kWe EUR

PROIZVODNJA I POTROŠNJA Ekvivalentno opterećenje

8375

h/a

Proizvedena električna energija

8375

MWh

Vlastita potrošnja, udio Vlastita potrošnja Nabavna cijena električne energije Električna iskoristivost, na stezaljkama ge Potrošnja goriva Ogrjevna vrijednost goriva Potrošnja goriva

8 670 80

% MWh EUR/MWh

15% 55833 3,3 16919

MWh MWh/t t

ESKALACIJSKI FAKTORI električna energija

3%

gorivo

3%

inflacija

3%

CIJENE isporučene energije tecaj isporučene energije sječke

1,034

kn/kWh

7,4

kn/EUR

0,140 0

EUR/kWh EUR/t

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

93

CTT

Stavka/godina INVESTICIJA Financiranje: Dionički kapital Kredit 1 Kamata 1 Anuiteti 1 Kredit 2 Kamata 2 Anuiteti 2

HBOR

0.

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

88.000 146.415

82.143 152.271

76.053 158.362

69.718 164.697

63.130 171.285

56.279 178.136

49.153 185.261

41.743 192.672

34.036 200.379

26.021 208.394

17.685 216.730

9.016 225.399

149.111 317.713

123.694 343.130

96.244 370.580

66.598 400.226

34.580 432.244

1.205.344 1.205.344

1.241.504 1.241.504

1.278.749 1.278.749

1.317.111 1.317.111

1.356.625 1.356.625

1.397.324 1.397.324

1.439.243 1.439.243

1.482.421 1.482.421

1.526.893 1.526.893

1.572.700 1.572.700

1.619.881 1.619.881

1.668.477 1.668.477

0 99.704 8.051 51.912 55.208 214.875

0 102.695 8.293 53.469 56.864 221.321

0 105.776 8.541 55.073 58.570 227.961

0 108.949 8.798 56.726 60.327 234.800

0 112.218 9.062 58.427 62.137 241.844

0 115.584 9.334 60.180 64.001 249.099

0 119.052 9.614 61.986 65.921 256.572

0 122.623 9.902 63.845 67.899 264.269

0 126.302 10.199 65.761 69.936 272.197

0 130.091 10.505 67.733 72.034 280.363

0 133.994 10.820 69.765 74.195 288.774

0 138.014 11.145 71.858 76.421 297.437

990.468 250.800 237.111 502.557 100.511

1.020.182 250.800 205.838 563.545 112.709

1.050.788 250.800 172.297 627.691 125.538

1.082.312 250.800 136.316 695.196 139.039

1.114.781 250.800 97.710 766.271 153.254

1.148.224 180.400 56.279 911.546 182.309

1.182.671 180.400 49.153 953.118 190.624

1.218.151 180.400 41.743 996.008 199.202

1.254.696 180.400 34.036 1.040.260 208.052

1.292.337 180.400 26.021 1.085.916 217.183

1.331.107 180.400 17.685 1.133.022 226.604

1.371.040 180.400 9.016 1.181.624 236.325

889.957

907.474

925.250

943.272

961.527

965.915

992.048

1.018.950

1.046.644

1.075.153

1.104.502

1.134.715

188.718 -262.825

206.235 -56.590

224.011 167.421

242.034 409.454

260.288 669.742

731.500 1.401.243

757.633 2.158.875

784.535 2.943.410

812.229 3.755.639

840.739 4.596.378

870.088 5.466.466

900.300 6.366.766

4.515.436 451.544 2.200.000

1.863.893

PRIHODI naknada za električnu energiju Prihod ukupno TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijabilni troškovi održavanja Troškovi osoblja Trošak električne energije Troškovi ukupno DOBIT PRIJE OPOREZIVANJA amortizacija kamata Porezna osnovica Porez 20% DOBIT NAKON OPOREZIVANJA NOVČANI TOK (netto) KUMULATIVNI NOVČANI TOK

1

-451.543

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

CTT

Stavka/godina I PRIMICI

HBOR

0 4.515.436

1. Ukupni prihod

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1.205.344

1.241.504

1.278.749

1.317.111

1.356.625

1.397.324

1.439.243

1.482.421

1.526.893

1.572.700

1.619.881

3.667.114

1.205.344

1.241.504

1.278.749

1.317.111

1.356.625

1.397.324

1.439.243

1.482.421

1.526.893

1.572.700

1.619.881

1.668.477

2. Izvori financiranja 2.1. Dionički kapital 2.2. Krediti

451.544 4.063.893

3. Ostatak vrijednosti projekta 3.1.Osnovnih sredstava

1.883.200

3.2.Obrtnih sredstava II IZDACI

115.436 4.515.436

1.016.625

1.035.269

1.054.738

1.075.078

1.096.337

665.823

681.611

697.886

714.664

731.961

749.793

768.177

5. Materijalni troškovi

63.259

65.157

67.112

69.125

71.199

73.335

75.535

77.801

80.135

82.539

85.015

87.565

6. Vanjske usluge (fiksno održavanje)

99.704

102.695

105.776

108.949

112.218

115.584

119.052

122.623

126.302

130.091

133.994

138.014

7. Brutto plaće

51.912

53.469

55.073

56.726

58.427

60.180

61.986

63.845

65.761

67.733

69.765

71.858

100.511

112.709

125.538

139.039

153.254

182.309

190.624

199.202

208.052

217.183

226.604

236.325

10.1 Anuiteti

464.127

495.401

528.942

564.923

603.529

178.136

185.261

192.672

200.379

208.394

216.730

225.399

10.2.Kamate

237.111

205.838

172.297

136.316

97.710

56.279

49.153

41.743

34.036

26.021

17.685

9.016

188.718

206.235

224.011

242.034

260.288

731.500

757.633

784.535

812.229

840.739

870.088

2.898.936

4. Investicije 4.1. U osnovna sredstva 4.2. U obrtna sredstva

4.400.000 115.436

8. Ostali troškovi 9. Porezi iz dobiti 10. Obveze prema izvorima

10.3. Dividenda III NETO PRIMICI

0

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

95

CTT

Tablica financijskog toka potvrđuje likvidnost projekta u svim godinama.

Na likvidnost nepovoljno utječe smanjivanje broja pogonskih sati. Ukoliko se broj pogonskih sati smanji na 6000 h/a godišnje neto primici u prvih 5 godina provedbe projekta, zbog previsoke rate komercijalnog kredita, postaju negativni što stvara potrebu za dodatnim financiranjem.

Ekvivalentno opterećenje Proizvedena električna energija

6000 6000

III NETO PRIMICI

h/a MWh

0

1

2

3

4

5

-69,769

-60,018

-50,241

-40,456

-30,686

Do pojave nelikvidnosti može doći i prilikom poremećaja u osnovnoj djelatnosti tvrtke. Zbog smanjenja narudžbi i posljedično smanjene proizvodnje namještaja ili parketa smanjuje se i raspoloživa količina drvnog ostatka namijenjenog izgaranju u ložištu kogeneracijskog postrojenja. Ukoliko se drvni ostatak odnosno šumska sječka nabavlja na tržištu znatno se mogu povećati materijalni troškovi, te posljedično ugroziti likvidnost projekta. Ukoliko bi se trećina ukupno potrebnog goriva nabavljala po cijeni od 45 EUR/t (što znači da bi prosječna nabavna cijena bila 15 EUR/t, dok bi prosječna otkupna cijena bila 1,1248 kn/kWh) neto primici smanjili bi se za više od 120.000 EUR godišnje.

CIJENE isporučene energije tecaj isporučene energije biomase

1,125 7,4 0,152 15

kn/kWh kn/EUR EUR/kWh EUR/t

1,3064

1

2

3

4

5

PRIHOD naknada za električnu energiju Prihod ukupno

1.311.190 1.311.190

1.350.526 1.350.526

1.391.041 1.391.041

1.432.773 1.432.773

1.475.756 1.475.756

TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijab. Trošk. održ. EUR/MWt Troškovi osoblja Trošak električne energije Troškovi ukupno

261.402 99.704 8.051 51.912 55.208 476.277

269.244 102.695 8.293 53.469 56.864 490.565

277.321 105.776 8.541 55.073 58.570 505.282

285.640 108.949 8.798 56.726 60.327 520.440

294.210 112.218 9.062 58.427 62.137 536.054

64.274

78.057

91.988

106.050

120.225

III NETO PRIMICI

0

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

96

CTT

HBOR

Prilog B: Kogeneracija na biomasu u proizvodnji furnira i parketa

Primjenom opisane metodologije analiziran je i potencijal izgradnje postrojenja na lokaciji pogona za proizvodnju furnira i industrijskih parketa.

Analiza se temelji na sljedećim podacima: - raspoloživa količina drvnog ostatka 25.000 m3 - godišnje toplinske potrebe lokacije 29.500 MWh.

Toplinska potrošnja lokacije Toplinska energija na lokaciji troši se u procesima sušenja furnira i parketa, te za grijanje radnih prostora. U procesu sušenja furnira za zagrijavanje zraka, koji se upuhuje s obje strane furnirskih listova, koristi se medij relativno visoke temperature (najčešće vodena para 170°C/7 bar). Zahtijevani parametri ogrjevnog medija utjecat će na projektne i pogonske značajke kogeneracijskog postrojenja.

Rezultati proračuna toplinskih potreba lokacije za pretpostavljeni scenarij potrošnje u 2005. godini prikazani su na slici B2.1. Ukupne godišnje potrebe za toplinskom energijom procijenjene su na približno 29.500 MWh. Uzimajući u obzir gubitke kotla i razvoda (15 %) ukupno potrebna energija goriva je 34.000 MWh ili približno 10.500 m3 drvnog ostatka (približna ogrjevna vrijednost 2,9 MWh/m3 i vlažnost veća od 50 %) Toplinsko opterecenje, mjesecni prosjek 8000

6000

6000

4000

4000

kW

kW

LDC Toplinsko opterecenje ukupno 8000

2000

0

2000

0

2000

4000 sati

6000

8000

0

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 mjeseci

Slika B2.1. Satno i mjesečno toplinsko opterećenje tvornice furnira i industrijskih parketa

Toplinske potrebe lokacije podmiruju se proizvodnjom pare u kotlu snage 7,5 MWt u kojem se kao gorivo koristi drvni ostatak. Drvni ostatak jednim dijelom nastaje u procesu proizvodnje na lokaciji tvrtke dok se drugi dio doprema iz 30 km udaljene tvornice furnira.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

97

CTT

HBOR

Na intenzitet toplinske potrošnje pored uobičajenih sezonskih varijacija značajnije mogu utjecati i eventualni zastoji u proizvodnji furnira izazvani nedostatkom furnirske sirovine (trupaca). Nepovoljan utjecaj oscilacija u toplinskoj potrošnji na profitabilnost pogona kogeneracijskog postrojenja moguće je eliminirati ugradnjom rashladnog kondenzatora.

Kogeneracijsko postrojenje Izračunati parametri toplinske potrošnje upućuju na potencijal izgradnje postrojenja približne snage 1.500 kWe čiji se specifični investicijski trošak, u izvedbi s parnim kotlom i parnom turbinom, kreće u rasponu od 2.500 do 3.000 EUR/kWe. U analizi su razmatrane različite veličine i konfiguracije postrojenja pri čemu su varirani glavni tehnički parametri (omjer nazivne toplinske i električne snage) dok su pretpostavljene vrijednosti minimalnog stabilnog opterećenja (20 %), vlastite potrošnje električne energije (8 %) i potrošnje električne energije za pogon ventilatora zraka (3 % rashladnog učina kondenzatora).

Rezultati preliminarne simulacijske analize godišnjeg pogona kogeneracijskog postrojenja za četiri konfiguracije postrojenja jednake toplinske snage (6.000 kW) prikazani su u tablici B1. Simulacijama je uspoređen utjecaj nazivne električne snage (1.200 i 1.500 kW) i različitih rashladnih kapaciteta kondenzatora (0, 1.500 i 3.000 kW) na proizvodnju električne energije i potrošnju drvnog ostatka.

Tablica B1. Rezultati simulacije pogona postrojenja snage 6.000 kWt XI

XII

XIII

XIV

Nazivna toplinska snaga kogeneracije

kWt

6.000

6.000

6.000

6.000

Nazivna električna snaga kogeneracije

kWe

1.200

1.200

1.500

1.500

Kapacitet rashladnog kondenzatora

kWt

-

1.500

1.500

3.000

Toplinska energija kogeneracija Hkogen

MWht

27.301

37.420

37.420

43.682

Toplinska energija vršni kotao Hvršno

MWht

2.235

508

508

508

Električna energija kogeneracije Ekogen

MWhe

5.023

6.633

8.355

9.607

573

757

954

1.097

14.619

18.846

19.545

22.720

Prosječna električna snaga Pkogen Potrošnja drvnog ostatka (kogen+vršno)

kWe m3

Proizvedene količine električne energije u svim razmatranim slučajevima (XI - XIV) veće su od godišnjih potreba tvrtke koje su u 2005. godini iznosile 4.600 MWh. Potrebna količina drvnog ostatka, izračunata je uz pretpostavljenu ukupnu iskoristivost kotlova (kogeneracijskog i vršnog) od 85 %, gubitke razvoda od 5 % i približnu ogrjevnu vrijednost drvnog ostatka od 2,9 MWh/m3 (vlažnost sječke veća od 50 %) Potrošnja drvnog ostatka u svim slučajevima manja je od raspoloživih količina na lokaciji.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

98

CTT

HBOR

Alternativno je analiziran i pogon postrojenja nižih nazivnih parametara: toplinska snaga 5000 kW, električna snaga 1000 kW ili 1250, rashladni kapacitet kondenzatora 0, 1000 ili 1250 kW. Rezultati simulacijske analize prikazani su tablici B2.

Tablica B2. Rezultati simulacije pogona postrojenja snage 5.000 kWt XV

XVI

XVII

XVIII

Nazivna toplinska snaga kogeneracije

kWt

5.000

5.000

5.000

5.000

Nazivna električna snaga kogeneracije

kWe

1.000

1.000

1.250

1.250

Kapacitet rashladnog kondenzatora

kWt

-

1.250

1.250

2.500

Toplinska energija kogeneracija Hkogen

MWht

25.717

32.336

32.336

37.192

Toplinska energija vršni kotao Hvršno

MWht

3.819

2.989

2.989

2.989

Električna energija kogeneracije Ekogen

MWhe

4.732

5.776

7.264

8.235

540

659

829

940

14.500

17.390

17.994

20.456

Prosječna električna snaga Pkogen Potrošnja drvnog ostatka (kogen+vršno)

kWe m3

Slično kao i u prethodnim slučajevima i rezultati simulacije postrojenja manje snage pokazuju da bi proizvedene količine električne energije bile veće od godišnjih potreba tvrtke. Povećanju proizvedenih količina najviše doprinosi ugradnja rashladnog kondenzatora što je vidljivo iz usporedbe slučajeva XV i XVI. Rezultati simulacije za svih osam razmatranih slučajeva ilustrirani su na slikama B2 i B3. Na svim je prikazima jednaka crvena krivulja trajanja toplinskog opterećenja. Plave krivulje predstavljaju satne netto vrijednosti električne snage kogeneracije (proizvodnja umanjena za vlastitu potrošnju i potrošnju ventilatora zraka rashladnog kondenzatora). Svijetloplavom bojom prikazana je toplinska energija proizvedena u vršnom kotlu, a žutom bojom toplinska energija proizvedena u kogeneracijskom postrojenju.

Treba napomenuti da će u realnim uvjetima krivulje proizvodnje električne energije u manjoj mjeri odstupati od simuliranih zbog specifičnosti sezonskog pogona parne turbine. U zimskim uvjetima za grijanje i sušenje trošit će se veće količine pare viših parametara, pa će proizvodnja električne energije biti manja. S druge strane ljeti će, u uvjetima manje toplinske potrošnje, do izražaja doći pogon u kondenzacijskom režimu i proizvodit će se veće količine električne energije od simuliranih. Za točnije rezultate potrebno je detaljnije simulirati toplinsku potrošnju sušare furnira.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

99

CTT

HBOR

8000

8000

Hukupno Ekogen

6000

6000

Hvršni

kW

kW

Hkogen 4000

2000

2000

4000 sati

6000

0

8000

8000

8000

6000

6000

kW

kW

0

XII

XI

2000

4000

4000

XIII

2000

0

2000

4000 sati

2000

0

8000

6000

8000

6000

8000

4000

XIV

2000

6000

4000 sati

2000

XIV IV

4000 sati

Slika B2. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja postrojenja snage 6.000 kWt

8000

8000 Hukupno Ekogen

6000

6000

Hvršni

kW

kW

Hkogen 4000

XV

2000

2000

4000 sati

6000

0

8000

8000

8000

6000

6000

4000

XVII

2000

0

2000

4000 sati

XVI

2000

kW

kW

0

4000

2000

8000

6000

8000

6000

8000

4000

XVIII

2000

6000

4000 sati

0

2000

4000 sati

Slika B3. Krivulje trajanja toplinskog opterećenja postrojenja snage 5.000 kWt

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

100

CTT

HBOR

Investicijski troškovi U provedenoj preliminarnoj analizi profitabilnosti pretpostavljen je specifični investicijski trošak postrojenja od 4.000 EUR/kWe, te specifični trošak instalacije kondenzatora od 60 EUR/kW sveden na kW rashladnog kapaciteta.

Troškovi pogona i održavanja Procijenjeni su u odnosu na vrijednost investicije i iznose 3 % godišnje.

Profitabilnost Za preliminarnu ocjenu profitabilnosti uspoređeni su indikatori profitabilnosti pogona postrojenja različite veličine. Financijska analiza provedena je uz pretpostavku isporuke ukupno proizvedene električne energije. Isporučena električna energija otkupljuje se prema odredbama članka 4. st 1. Tarifnog sustava za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije za postrojenja priključena na distribucijsku mrežu koja koriste obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage veće od 1 MW. Postrojenje pripada podkategoriji 2.c2. elektrana na krutu biomasu iz drvnoprerađivačke industrije za koje je važeća poticajna cijena od 0,9036 kn/kWh. Poticajna cijena važeća je za 2009. godinu, a određena je primjenom korekcijske formule vezane za promjenu indeksa potrošačkih cijena.

Financijska analiza ilustrirana je korištenjem rezultata simulacije pogona kogeneracijskog postrojenja snage 6000 kWt, 1200 kWe uz kapacitet kondenzatora od 1500 kWt (slučaj XII). Polazni podaci i parametri financijske analize su sljedeći: Investicija: - kogeneracijsko postrojenje 1.200 kWe × 4000 EUR/kW = 4,800.000,- EUR - rashladni kondenzator 1.500 kWt × 60 EUR/kW = 90.000,- EUR Troškovi pogona i održavanja (3 % investicije/godišnje): 4,890.000,- × 0,03

= 146.700,- EUR

Vlastita potrošnja električne energije: 598.713 kWh × 0,6 kn/kWh

= 359.228,-

kn

48.544,- EUR

Električna energija za pogon ventilatora rashl. kondenzatora: 251.752 kWh × 0,6 kn/kWh

= 151.051,-

kn

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

20.412,- EUR

101

CTT

HBOR

Zarada od isporuke električne energije 7,483.925 kWh × 0,9036 kn/kWh

= 6,762.475,- kn

913.848,- EUR

Parametri: - ekonomski životni vijek projekta n = 12 godina (odgovara trajanju ugovora o otkupu električne energije), - obračunska kamatna stopa r = 6 % - tečaj 1 EUR = 7,4 kn.

Rezultati: Izračunati indikatori profitabilnosti za razmatrani slučaj XII prikazani su u tablici B3.

Parametar Investicija

€

4,890.000,-

€/god

698.192,-

Jednostavni period povrata

god

7,1

Diskontirani period povrata

god

9,6

Netto sadašnja vrijednost

€

963.576,-

Interna stopa povrata

%

9,1

Godišnja netto zarada

r = 6 %, n = 12 godina

Tablica B3 Indikatori profitabilnosti, pogon kogeneracije u tvornici furnira

Nepovoljni indikatori profitabilnosti rezultat su visokog specifičnog investicijskog troška, niske električne iskoristivosti, te niske poticajne cijene.

Ukoliko bi se investicijski trošak sveo na razinu 2.700 EUR/kWe (koja je odgovarala analiziranom postrojenju sličnih parametara u [35]) IRR bi se povećao na 17,3 %, a jednostavni period povrata smanjio na 4,9 godina. Međutim, aktualno stanje na tržištu energetske opreme i još uvijek visoka cijena komponenata ne daju podlogu za takva očekivanja.

Oportuno bi bilo razmotriti konfiguraciju manjeg nazivnog kapaciteta koja bi omogućila isporuku proizvedene električne energije po višoj poticajnoj tarifi.

Za dostizanje indikatora profitabilnosti koji su izračunati u Prilogu A potrebno bi bilo povećati trajanje pogona na nazivnoj snazi za što bi trebalo povećati kapacitet rashladnog kondenzatora.

U tom bi se slučaju i rezultati detaljne financijske analizi približili rezultatima iz Priloga A.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

102

CTT

HBOR

B1. Detaljna financijska analiza B1.1 Investicije u dugotrajnu imovinu (osnovna sredstva)

OSNOVNA SREDSTVA

%

Građevinski objekti, spremište goriva, ...

20

978.000

Komponente postrojenja - ložište, kotao, kogeneracijski modul, kondenzator, transporteri goriva, elektro i hidraulička oprema ...

72

3.520.800

Projekti i dozvole

8

391.200

UKUPNO:

Nabavna vrijednost

100

4.890.000

B1.2 Investicije u obrtna sredstva Godišnji iznos

OBRTNA SREDSTVA

Broj nabava u godini

Prosječna sredstva

Fiksni troškovi održavanja/Vanjske usluge

107.580

2

53.790

Materijalni troškovi (gorivo, odvoz pepela, električna energija ...)

74.325

12

6.194

Troškovi osoblja

50.400

12

4.200

UKUPNO:

232.305

64.184

B1.3 Troškovi poslovanja - godišnji

Ovi troškovi za razmatrano postrojenje obuhvaćaju fiksne i varijabilne troškove održavanja, troškove plaća pogonskog osoblja, te troškove pokrivanja vlastite potrošnje električne energije postrojenja. Pretpostavljeni godišnji troškovi održavanja slijed obrazac definiran u tablici 3.1. poglavlja 3 i iznose 2,2 % investicije u fiksnom dijelu, te 0,14 EUR/MWht u varijabilnom dijelu (sveden na ekvivalentnu toplinsku energiju utrošenog goriva) TROŠKOVI POSLOVANJA

Način obračuna

Fiksni troškovi održavanja

2,20% Invest./a

Varijabilni troškovi održavanja EUR/MWht Troškovi osoblja Trošak električne energije

Iznos 107.580

0,14

7.500

4.200 h/a × 12 EUR/h

50.400

825 MWh×81 EUR/MWh

66.825

UKUPNO

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

232.305

103

CTT

HBOR

Zbroj fiksnih i varijabilnih troškova održavanja iznosi 165.480 EUR što predstavlja 3,3 % investicije. Trošak osoblja obračunat je na temelju pretpostavljenog broja sati godišnjeg angažmana pogonskog osoblja za postrojenja slične veličine i tehnologije [38], te primjenom lokalne satnice od 12 EUR/h brutto. Alternativno se trošak osoblja može obračunati i preko karakterističnog koeficijenta kojim se broj zaposlenih vezuje za ukupno proizvedenu električnu energiju.

B1.4 Proračun amortizacije

Amortizacijski vijek za pojedine grupe osnovnih sredstava definiran je slijedom odredbi Pravilnika o amortizaciji odnosno pripadajuće tablice godišnjih stopa amortizacije dugotrajne imovine Nabavna vrijednost Objekti Komponente postrojenja, oprema Planiranje i dozvole OSNOVNA SREDSTVA

Amortizacijski vijek - godina

Godišnja amortizacija

Ostatak vrijednosti

978.000

40

24.450

684.600

3,520.800

20

176.040

1,408.320

391.200

5

78.240

0

4,890.000

2,092.920

B1.5 Financijska konstrukcija

Kod izračuna ulaganja pored investicije pretpostavljena je dvostruka prosječna vrijednost potrebnih obrtnih sredstava. Među izvorima financiranja najveći udio ima kredit razvojne banke koji predstavlja polovicu potrebne investicije u opremu.

Predviđen je i manji udio dioničkog kapitala (vlastita sredstva 10 %) dok se kreditom komercijalne banke namiruje razlika do punog iznosa ulaganja.

FINANCIJSKA KONSTRUKCIJA

IZNOS

%

ULAGANJE U osnovna sredstva U obrtna sredstva UKUPNO

4,890.000

97%

128.368

3%

5,018.368

IZVORI Dionički kapital, 10 % potrebnih ulaganja

501.837

10%

Kredit 1, razvojna banka 50 % investicije u opremu

2.445.000

49%

Kredit 2, komercijalna banka

2.071.531

41%

UKUPNO

5.018.368 Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

104

CTT

HBOR

B1.6 Uvjeti kreditiranja

PLAN OTPLATE KREDITA (1)

IZNOS

KAMATA

ROK (godina)

RATA

Kredit 1

2.445.000

4%

12

262,520

Kredit 2

2.071.531

12%

5

574,663

Visina kamate kredita razvojne banke mijenja se ovisno o statusu tvrtke definiranog mjestom registracije (područja od posebne državne skrbi ili brdsko planinska područja), veličinom (male, srednje ili velike tvrtke) ili dokazanom tržišnom konkurentnosti. Kod kredita komercijalne banke kamata kao i rokovi otplate mogu se i mijenjati ovisno o prilikama na financijskom tržištu. Pretpostavljene se godišnje otplate u jednakim ratama premda su uobičajene i kvartalne ili polugodišnje otplate kredita. Za dionički kapital može se predvidjeti i isplata dividende u iznosu koji se definira unaprijed ili ovisno o rezultatima godišnjeg poslovanja.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

105

CTT

HBOR

U nastavku su prikazane vrijednosti tehničkih i ekonomskih parametara razmatranog projekta koje su korištene za ilustraciju projekcije računa dobiti i gubitaka te za prikaz financijskog toka.

Snaga postrojenja Specifična investicija Investicija ukupno

1,2 4075 4890000

MWe EUR/kWe EUR

PROIZVODNJA I POTROŠNJA Ekvivalentno opterećenje

6236

h/a

Proizvedena električna energija

7500

MWh

Vlastita potrošnja, udio

11%

%

Vlastita potrošnja Nabavna cijena električne energije Električna iskoristivost, na stez. generał.

Potrošnja goriva Ogrjevna vrijednost goriva Potrošnja goriva

825 81

MWh EUR/MWh

14% 53571 2,0 26.786

MWh MWh/t t

ESKALACIJSKI FAKTORI električna energija

3%

gorivo

3%

inflacija

3%

CIJENE isporučene energije tečaj isporučene energije sječke

0,9036

kn/kWh

7,4

kn/EUR

0,122 0

EUR/kWh EUR/t

Neto primici postaju pozitivni tek u 6. godini odvijanja projekta, nakon otplate kredita komercijalne banke.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

106

CTT

HBOR

0.

INVESTICIJA Financiranje Dionički kapital Kredit 1 Kamata 1 Anuiteti 1 Kredit 2 Kamata 2 Anuiteti2

1.

2.

3.

4.

5.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

5.018.368 501.837 2.445.000 97.800 162.720

91.291 169.229

84.522 175.998

77.482 183.038

70.161 190.359

248.584 326.079

209.454 365.209

165.629 409.034

116.545 458.118

61.571 513.092

PRIHODI naknada za električnu energiju Prihod ukupno

943.285 943.285

971.584 971.584

1.000.731 1.000.731

1.030.753 1.030.753

TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijabilni troškovi održavanja Troškovi osoblja Trošak električne energije Troškovi ukupno

0 110.807 7.725 51.912 68.830 239.274

0 114.132 7.957 53.469 70.895 246.452

0 117.556 8.195 55.073 73.021 253.846

DOBIT PRIJE OPOREZIVANJA amortizacija kamata Porezna osnovica Porez 20% DOBIT NAKON OPOREZ.

704.011 278.730 346.384 78.897 15.779 688.232

725.131 278.730 300.745 145.656 29.131 696.000

NOVČANI TOK (netto)

-146.951 -648.788

KUMULATIVNI NOVČANI TOK

6.

62.546 197.974

54.627 205.893

46.392 214.129

37.826 222.694

28.919 231.601

19.655 240.865

10.020 250.500

1.061.676 1.061.676

1.093.526 1.093.526

1.126.332 1.126.332

1.160.122 1.160.122

1.194.925 1.194.925

1.230.773 1.230.773

1.267.696 1.267.696

1.305.727 1.305.727

0 121.082 8.441 56.726 75.212 261.461

0 124.715 8.695 58.427 77.468 269.305

0 128.456 8.955 60.180 79.793 277.384

0 132.310 9.224 61.986 82.186 285.706

0 136.279 9.501 63.845 84.652 294.277

0 140.367 9.786 65.761 87.191 303.105

0 144.579 10.079 67.733 89.807 312.198

0 148.916 10.382 69.765 92.501 321.564

0 153.383 10.693 71.858 95.276 331.211

746.885 278.730 250.151 218.004 43.601 703.284

769.292 278.730 194.027 296.535 59.307 709.985

792.371 278.730 131.732 381.909 76.382 715.989

816.142 200.490 62.546 553.105 110.621 705.521

840.626 200.490 54.627 585.509 117.102 723.524

865.845 200.490 46.392 618.963 123.793 742.052

891.820 200.490 37.826 653.504 130.701 761.119

918.575 200.490 28.919 689.166 137.833 780.741

946.132 200.490 19.655 725.987 145.197 800.934

974.516 200.490 10.020 764.006 152.801 821.715

-139.183

-131.898

-125.198

-119.194

445.001

463.004

481.532

500.599

520.221

540.414

561.195

-787.971

-919.869

-1.045.067

-1.164.261

-719.261

-256.257

225.275

725.875

1.246.096

1.786.510

2.347.705

2.071.531

-501.837

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

107

CTT

Stavka/godina I PRIMICI

HBOR

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

5.018.368

943.285

971.584

1.000.731

1.030.753

1.061.676

1.093.526

1.126.332

1.160.122

1.194.925

1.230.773

1.267.696

3.527.015

943.285

971.584

1.000.731

1.030.753

1.061.676

1.093.526

1.126.332

1.160.122

1.194.925

1.230.773

1.267.696

1.305.727

1. Ukupni prihod 2. Izvori financiranja 2.1. Dionički kapital 2.2. Krediti

501.837 4.516.531

3. Ostatak vrijednosti projekta 3.1.Osnovnih sredstava

2.092.920

3.2.Obrtnih sredstava II IZDACI

128.368 5.018.368

1.090.236

1.110.766

1.132.630

1.155.951

1.180.870

648.525

663.328

678.590

694.326

710.552

727.282

744.533

4. Investicije 4.1. U osnovna sredstva 4.2. U obrtna sredstva

4.890.000 128.368

5. Materijalni troškovi

76.555

78.851

81.217

83.653

86.163

88.748

91.410

94.153

96.977

99.887

102.883

105.970

110.807

114.132

117.556

121.082

124.715

128.456

132.310

136.279

140.367

144.579

148.916

153.383

51.912

53.469

55.073

56.726

58.427

60.180

61.986

63.845

65.761

67.733

69.765

71.858

15.779

29.131

43.601

59.307

76.382

110.621

117.102

123.793

130.701

137.833

145.197

152.801

10.1 Anuiteti

488.799

534.437

585.032

641.156

703.451

197.974

205.893

214.129

222.694

231.601

240.865

250.500

10.2.Kamate

346.384

300.745

250.151

194.027

131.732

62.546

54.627

46.392

37.826

28.919

19.655

10.020

-146.951

-139.183

-131.898

-125.198

-119.194

445.001

463.004

481.532

500.599

520.221

540.414

2.782.482

6. Vanjske usluge (fiksno održavanje) 7. Brutto plaće 8. Ostali troškovi 9. Porezi iz dobiti 10. Obveze prema izvorima

10.3. Dividenda III NETO PRIMICI

0

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

108

CTT

HBOR

Prilog C:

Kogeneracija na šumsku sječku u sustavu područnog grijanja manjeg naselja.

Analizirana je isplativost pogona kogeneracije na biomasu koja bi se koristila u manjem naselju za pokrivanje sezonskih toplinskih potreba grijanja kućanstava i javnih i poslovnih objekata, te za cjelogodišnju pripremu potrošne tople vode. U okviru provedene analize razmatrano je samo energetsko postrojenje s kogeneracijskom jedinicom, vršnim kotlom i toplinskom podstanicom koje isporučuje toplinsku energiju zadanih parametara u toplinski sustav.

Izgradnja, pogon i održavanje toplinske mreže nisu bili predmet analize s obzirom da podliježu različitom modelu financiranja odnosno subvencioniranja.

C1.

Toplinska potrošnja

Za odabranu lokaciju i očekivano trajanje sezone grijanja od početka rujna do kraja svibnja pretpostavljeni su sljedeći granični parametri toplinske potrošnje: - maksimalno toplinsko opterećenje u sezoni grijanja 3.500 kW - maksimalno toplinsko opterećenje izvan sezone grijanja 750 kW Godišnje toplinske potrebe grijanja stambenih i poslovnih objekata procijenjene su na temelju satne analize toplinskog opterećenja. Ilustracija rezultata proračuna prikazana je na slici C1.

Vanjska temperatura 30 20

o

C

10 0 -10 -20

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

6000

7000

8000

Toplinsko opterecenje grijanja 4000

kW

3000

2000

1000

0

0

1000

2000

3000

4000

5000 sati

Slika C1. Satne vrijednosti vanjske temperature i toplinskog opterećenja tijekom godine dana.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

109

CTT

HBOR

U gornjem koordinatnom sustavu prikazane su satne vrijednosti vanjskih temperatura tijekom jedne godine (8760 sati). U donjem koordinatnom sustavu nalaze se procijenjene vrijednosti toplinskog opterećenja grijanja stambenih i poslovnih objekata. Prilikom procijene pretpostavljeno je da će se tijekom lipnja, srpnja i kolovoza promjenjivim toplinskim opterećenjem podmirivati potrebe pripreme potrošne tople vode. Za razmatranu lokaciju procijenjene godišnje toplinske potrebe iznosile su približno 14.600 MWh. Za njihovo potpuno pokrivanje izgaranjem sječke vlažnosti 35 % u toplovodnom kotlu trebalo bi približno 5.600 m3 ili 5.900 t šumske sječke. Prilikom proračuna potrebnih količina drvnog ostatka pretpostavljena je ogrjevna vrijednost sječke 3,1 MWh/m3 ili 2,9 MWh/t, te toplinski gubici kotla i razvoda od približno 15 %.

Na slici C2 u lijevom koordinatnom sustavu podaci o satnom toplinskom opterećenju prikazani su preko tzv. krivulje trajanja opterećenja (engl. Load Duration Curve – LDC) koja se koristi za određivanje veličine kogeneracijskog postrojenja i omogućava procjenu očekivanog broja sati pogona na nazivnoj snazi.

U lijevom koordinatnom sustavu prikazani su mjesečni prosjeci toplinskih opterećenja koji se mogu iskoristiti za približno određivanje potrebnih količina drvnog ostatka.

Toplinsko opterecenje, mjesecni prosjek 4000

3000

3000

2000

2000

kW

kW

LDC Toplinsko opterecenje 4000

1000

0

1000

0

2000

4000 6000 sati u godini

8000

0

1

2

3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 mjeseci u godini

Slika C2. Krivulja trajanja opterećenja i prosječno mjesečno opterećenje

Izbor optimalne veličine kogeneracijskog postrojenja koje će proizvoditi električnu energiju u ritmu potražnje za toplinskom energijom može izazvati određene dileme kod potencijalnog investitora jer: -

veliko postrojenje koje pokriva približno svu zimsku toplinsku potrošnju može biti slabije iskorišteno u većem dijelu godine, a ljeti se može dogoditi i obustava zbog ograničenja koja nameće pogon na niskim opterećenjima

-

malo postrojenje koje će pokrivati baznu toplinsku potrošnju osigurati će kontinuiran pogon u većem dijelu godine ali na račun manje proizvodnje električne energije i viših specifičnih investicijskih troškova.

Dobro iskorištenje instaliranih kapaciteta može se postići ukoliko je postrojenje relativno malo i osigurava pokrivanje samo 40 % zimske vršne toplinske potrošnje.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

110

CTT

HBOR

Takvo dimenzioniranje načelno jamči relativno bolji povrat investicije u kogeneracijsko postrojenje. Europska iskustva pokazuju da je optimalni ekonomski kapacitet postrojenja u rasponu 50 % do 70 % vršnog zimskog toplinskog opterećenja. U okvirima zadane toplinske potrošnje o optimalni kapacitet kogeneracijskog postrojenja u ovisi o: troškovima goriva, investicijskim troškovima, troškovima proizvodnje vršne topline, tarifama za električnu energiju, te očekivanom razvoju toplinske potrošnje.

C2.

Kogeneracijsko postrojenje

Slijedom prethodnih razmatranja simuliran je pogon kogeneracijskog postrojenja toplinskog kapaciteta 2,3 MW i nazivne električne snage 0,5 MW. Uspoređene su dvije konfiguracije kogeneracijskog postrojenja, bez rashladnog kondenzatora i s rashladnim kondenzatorom.

Kogeneracija + vršni kotao

4000 3500 3000

kW

2500 2000 1500 1000 500 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

sati

Kogeneracija + vršni kotao+kondenzator

4000

Hvršni

3500

Hkonden Hkogen

3000

Hukupno E kogen

kW

2500 2000 1500 1000 500 0

0

1000

2000

3000

4000 5000 sati

6000

7000

8000

Slika C3. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja i toplovodnog kotla u konfiguraciji s (dolje) i bez (gore) rashladnog kondenzatora

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

111

CTT

HBOR

Na slici C3 crvenom je krivuljom označena toplinsko opterećenje lokacije koje se pokriva proizvodnjom i isporukom toplinske energije u kogeneracijskom postrojenju (žuta površina) i toplovodnom-vršnom kotlu (svijetloplava površina). U konfiguraciji s rashladnim kondenzatorom viškovi toplinske energije proizvedeni u kogeneracijskom postrojenju (zelena površina) ispuštaju se u okolinu. Tamnoplava krivulja predstavlja snagu na stezaljkama generatora. Razvidno je da konfiguracija s kondenzatorom omogućava veću proizvodnju električne energije. Rezultati satne analize razmatranih konfiguracija kogeneracijskog postrojenja prikazani su u tablici C1.

Tablica C1 Rezultati simulacije postrojenja bez i sa rashladnim kondenzatorom Bez

S

kondenzatora

kondenzatorom

Nazivna toplinska snaga kogeneracije

kWt

2.300

2.300

Nazivna električna snaga kogeneracije

kWe

500

500

Kapacitet rashladnog kondenzatora

kWt

-

1.150

Toplinska energija kogeneracija Hkogen

MWht

13.644

13.709

Toplinska energija vršni kotao Hvršno

MWht

967

904

Višak topline oslobođen u konden. Hkonde

MWht

-

4.842

Električna energija kogeneracije Ekogen

MWhe

2.966

4.033

kWe

338

460

Potrošnja električne energije u ORC

MWhe

445

604

Potrošnja električne energije u konden.

MWhe

-

242

Potrošnja drvnog ostatka (kogen+vršno)

t

7.552

10.102

Prosječna električna snaga Pkogen

Kogeneracijsko postrojenje u konfiguraciji bez rashladnog kondenzatora proizvelo bi tijekom jednogodišnjeg pogona približno 3.000 MWh električne energije, a s proizvedenih 13.644 MWh toplinske energije pokrilo bi većinu potreba nastalih u sustavu područnog grijanja. Pogon toplovodnog kotla koristio bi se za pokrivanje vršnih opterećenja u hladnim zimskim danima i minimalnih opterećenja u ljetnoj sezoni. Ukupno procijenjena godišnja potrošnja sječke (vlažnosti 35 %) iznosila bi 7.065 m3 ili 7.552 t godišnje od čega bi najveći dio bio spaljen u ložištu kogeneracijskog postrojenja.

U konfiguraciji s rashladnim kondenzatorom kogeneracijsko postrojenje proizvelo bi za trećinu više električne energije, ali i potrošilo za trećinu više drvne sječke. Pored povećane vlastite potrošnje električne energije u kogeneracijskom postrojenju (za pogon ventilatora zraka i dimnih plinova, pogon pumpi termičkog ulja i pumpi radne Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

112

CTT

HBOR

tvari) konfiguracija s kondenzatorom treba električnu energiju i za pogon ventilatora zraka koji struji kroz rashladni kondenzator.

C3.

Profitabilnost

Investicija: - kogeneracijsko postrojenje 500 kWe × 4.900 EUR/kW = - rashladni kondenzator 1150 kWt × 60 EUR/kW =

2,450.000 69.000

EUR EUR

Troškovi pogona i održavanja (3 % investicije/godišnje): - postrojenje bez kondenzatora 0,03 × 2,450.000 EUR = - postrojenje s kondenzatorom 0,03 × 2,519.000 EUR =

73.500 75.570

EUR EUR

339.851 454.578

EUR EUR

Troškovi goriva - postrojenje bez kondenzatora 7.552 × 45 EUR/t - postrojenje s kondenzatorom 10.102 × 45 EUR/t

= =

Troškovi električne energije - postrojenje bez kondenzatora

445 MWh × 600 kn/MWh

= 267.000,-

kn

30.749 EUR

= 507.600,-

kn

57.945 EUR

- postrojenje s kondenzatorom

846 MWh × 600 kn/MWh

Zarada (isporuka električne i potrebne toplinske energije) električna energija - postrojenje bez kondenzatora

2.966 MWh × 1.306,4 kn/MWh

= 3,874.782,- kn

530.792 EUR

= 5,268.711,- kn

721.741 EUR

= 2,191.950,- kn

300.267 EUR

- postrojenje s kondenzatorom

4.033 MWh × 1.306,4 kn/MWh

toplinska energija

14.613 MWh × 150 kn/MWh

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

113

CTT

HBOR

Parametri: - ekonomski životni vijek projekta n = 12 godina (odgovara trajanju ugovora o otkupu električne energije), - obračunska kamatna stopa 6 % - tečaj 1 EUR = 7,4 kn.

Rezultati financijske analize prikazani su u tablici 2 Tablica C2. Indikatori profitabilnosti

Postrojenje bez kondenzatora

Postrojenje s kondenzatorom

€

2,450.000

2,519.000

€/god

370.408

409.443

Jednostavni period povrata

god

6,6

6,2

Diskontirani period povrata

god

8,68

7,91

Netto sadašnja vrijednost

€

655,440

913.705

Interna stopa povrata

%

10,6

12,1

Parametar

Investicija Godišnja netto zarada

r = 6 %, n = 12 godina

Usporedba indikatora profitabilnosti za dvije konfiguracije ukazuje da konfiguracija postrojenja nije presudna za financijsku atraktivnost projekta jer se povećanje proizvodnje električne energije u konfiguraciji s rashladnim kondenzatorom ostvaruje na račun povećane potrošnje (relativno skupog) goriva. Znatno veći utjecaj na profitabilnost imaju: - cijena sječke (smanjenje na 35 EUR/t povećava IRR s 10,6 na 14,7 %), - cijena topline (povećanje na 200 kn/MWh povećava IRR s 10,6 na 15,9 %), - specifični investicijski trošak (smanjenje na 4.500 EUR/kWe povećava IRR s 10,6 na 12,8 %) - tečaj (povećanje tečaja na 7,6 smanjuje IRR s 10,6 na 9,4 %).

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

114

CTT

HBOR

C4. Detaljna financijska analiza C4.1 Investicije u dugotrajnu imovinu (osnovna sredstva) OSNOVNA SREDSTVA

%

Građevinski objekti, spremište goriva,…

20

490.000

Komponente postrojenja - ložište, kotao, kogeneracijski modul, toplinska podstanica, transporteri goriva, elektro i hidraulička oprema ...

72

1.764.000

Projekti i dozvole

8

196.000

UKUPNO:

Nabavna vrijednost

100

2.450.000

C4.2 Investicije u obrtna sredstva Godišnji iznos

OBRTNA SREDSTVA

Broj nabava u godini

Prosječna sredstva

Fiksni troškovi održavanja/Vanjske usluge

53.900

2

26.950

Materijalni troškovi (gorivo, odvoz pepela, električna energija ...)

38.941

12

3.245

Troškovi osoblja

36.000

12

3.000

UKUPNO:

128.841

33.195

C4.3 Troškovi poslovanja - godišnji

Ovi troškovi za razmatrano postrojenje obuhvaćaju fiksne i varijabilne troškove održavanja, troškove plaća pogonskog osoblja, te troškove pokrivanja vlastite potrošnje električne energije postrojenja. Pretpostavljeni godišnji troškovi održavanja slijed obrazac definiran u tablici 3.1. poglavlja 3 i iznose 2,2 % investicije u fiksnom dijelu, te 0,14 EUR/MWht u varijabilnom dijelu (sveden na ekvivalentnu toplinsku energiju utrošenog goriva) TROŠKOVI POSLOVANJA

Način obračuna

Fiksni troškovi održavanja

2,20% Invest./a

53.900

0,14

2.904

3.000 h/a × 12 EUR/h

36.000

445 MWh×81 EUR/MWh

36.037

Varijabilni troškovi održavanja EUR/MWht Troškovi osoblja Trošak električne energije UKUPNO

Iznos

128.841

Zbroj fiksnih i varijabilnih troškova održavanja iznosi 92.804 EUR što predstavlja 3,7 % investicije. Trošak osoblja obračunat je na temelju pretpostavljenog broja sati Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

115

CTT

HBOR

godišnjeg angažmana pogonskog osoblja za postrojenja slične veličine i tehnologije [38], te primjenom lokalne satnice od 12 EUR/h brutto. Alternativno se trošak osoblja može obračunati i preko karakterističnog koeficijenta kojim se broj zaposlenih vezuje za ukupno proizvedenu električnu energiju.

C4.4 Proračun amortizacije

Amortizacijski vijek za pojedine grupe osnovnih sredstava definiran je slijedom odredbi Pravilnika o amortizaciji odnosno pripadajuće tablice godišnjih stopa amortizacije dugotrajne imovine Nabavna vrijednost Objekti Komponente postrojenja, oprema Planiranje i dozvole OSNOVNA SREDSTVA

Amortizacijski vijek - godina

Godišnja amortizacija

Ostatak vrijednosti

490.000

40

12.250

343.000

1,764.000

20

88.200

705.600

196.000

5

39.200

0

2,450.000

1,048.600

C4.5 Financijska konstrukcija

Kod izračuna ulaganja pored investicije pretpostavljena je dvostruka prosječna vrijednost potrebnih obrtnih sredstava. Među izvorima financiranja najveći udio ima kredit razvojne banke koji predstavlja polovicu potrebne investicije u opremu.

Predviđen je i manji udio dioničkog kapitala (vlastita sredstva 10 %) dok se kreditom komercijalne banke namiruje razlika do punog iznosa ulaganja.

FINANCIJSKA KONSTRUKCIJA

IZNOS

%

ULAGANJE U osnovna sredstva U obrtna sredstva UKUPNO

2,450.000

97%

66.390

3%

2,516.390

IZVORI Dionički kapital, 10 % potrebnih ulaganja

251.639

10%

Kredit 1, razvojna banka 50 % investicije u opremu

1.225.000

49%

Kredit 2, komercijalna banka

1.039.751

41%

UKUPNO

2.516.390

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

116

CTT

HBOR

C4.6 Uvjeti kreditiranja

PLAN OTPLATE KREDITA (1)

IZNOS

KAMATA

ROK (godina)

RATA

Kredit 1

1.225.000

4%

12

130.526

Kredit 2

1.039.751

8%

5

260.412

Visina kamate kredita razvojne banke mijenja se ovisno o statusu koji tvrtka ima bilo zbog mjesta registracije (područja od posebne državne skrbi ili brdsko planinska područja), zbog veličine (male, srednje ili velike tvrtke) ili zbog dokazane tržišne konkurentnosti. Kod kredita komercijalne banke kamata kao i rokovi otplate mogu se i mijenjati ovisno o prilikama na financijskom tržištu. Pretpostavljene se godišnje otplate u jednakim ratama premda su uobičajene i kvartalne ili polugodišnje otplate kredita. Za dionički kapital može se predvidjeti i isplata dividende u iznosu koji se definira unaprijed ili ovisno o rezultatima godišnjeg poslovanja.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

117

CTT

HBOR

U nastavku su prikazane vrijednosti tehničkih i ekonomskih parametara razmatranog projekta koje su korištene za ilustraciju projekcije računa dobiti i gubitaka te za prikaz financijskog toka.

Snaga postrojenja Specifična investicija Investicija ukupno

0,5 4.900 2.450.000

MWe EUR/kWe EUR

PROIZVODNJA I POTROŠNJA Ekvivalentno opterećenje

5.932

h/a

Proizvedena električna energija

2.966

MWh

Vlastita potrošnja, udio Vlastita potrošnja Nabavna cijena električne energije Električna iskoristivost, na stezaljk. gen.

Proizvedena toplinska energija kogen

15 445 81

EUR/MWh

13.644 1.138

Potrošnja goriva

21879

Potrošnja goriva (kogeneracija + vršni k.)

MWh

14%

Proizvedena toplinska energija vršni kotao Ogrjevna vrijednost goriva

%

2,9 7.544

MWh MWh/t t

ESKALACIJSKI FAKTORI električna energija

3%

gorivo

3%

inflacija

3%

CIJENE isporučene električne energije

1,3064

kn/kWh

isporučene toplinske energije

150

kn/MWh

tečaj

7,4

kn/EUR

isporučene električne energije

0,177

EUR/kWh

isporučene toplinske energije

20

EUR/MWh

sječke

45

EUR/t

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

118

CTT

Stavka/godina INVESTICIJA Financiranje Dionički kapital PLAN OTPLATE KREDITA (2) Kredit 1 Kamata 1 Anuiteti 1 Kredit 2 Kamata 2 Anuiteti2

HBOR

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

49.000 81.526

45.739 84.787

42.347 88.179

38.820 91.706

35.152 95.374

31.337 99.189

27.369 103.157

23.243 107.283

18.952 111.575

14.489 116.038

9.847 120.679

5.020 125.506

83.180 177.232 1

69.002 191.411 2

53.689 206.724 3

37.151 223.262 4

19.290 241.123 5

6

7

8

9

10

11

12

PRIHODI naknada za električnu energiju naknada za toplinsku energiju Prihod ukupno

539.328 305.054 844.382

555.508 314.206 869.713

572.173 323.632 895.805

589.338 333.341 922.679

607.018 343.341 950.359

625.229 353.641 978.870

643.986 364.250 1.008.236

663.305 375.178 1.038.483

683.204 386.433 1.069.638

703.700 398.026 1.101.727

724.811 409.967 1.134.779

746.556 422.266 1.168.822

TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijabilni troš. održ. EUR/MWt Troškovi osoblja Trošak električne energije Troškovi ukupno

331.503 55.517 2.991 37.080 37.118 464.208

341.448 57.183 3.081 38.192 38.232 478.135

351.691 58.898 3.173 39.338 39.378 492.479

362.242 60.665 3.268 40.518 40.560 507.253

373.109 62.485 3.366 41.734 41.777 522.471

384.302 64.359 3.467 42.986 43.030 538.145

395.831 66.290 3.571 44.275 44.321 554.289

407.706 68.279 3.678 45.604 45.650 570.918

419.937 70.327 3.789 46.972 47.020 588.045

432.536 72.437 3.902 48.381 48.431 605.687

445.512 74.610 4.020 49.832 49.883 623.857

458.877 76.849 4.140 51.327 51.380 642.573

380.173 139.650 132.180 108.343 21.669

391.579 139.650 114.740 137.188 27.438

403.326 139.650 96.036 167.640 33.528

415.426 139.650 75.971 199.805 39.961

427.888 139.650 54.442 233.797 46.759

440.725 100.450 31.337 308.938 61.788

453.947 100.450 27.369 326.127 65.225

467.565 100.450 23.243 343.872 68.774

481.592 100.450 18.952 362.190 72.438

496.040 100.450 14.489 381.101 76.220

510.921 100.450 9.847 400.624 80.125

526.249 100.450 5.020 420.779 84.156

358.505 -32.434 -284.073

364.141 -26.798 -310.871

369.798 -21.141 -332.012

375.465 -15.474 -347.486

381.129 -9.810 -357.295

378.938 248.411 -108.884

388.721 258.195 149.311

398.791 268.264 417.575

409.154 278.628 696.203

419.820 289.293 985.496

430.796 300.270 1.285.766

442.093 311.567 1.597.333

DOBIT PRIJE OPOREZIVANJA amortizacija kamata Porezna osnovica Porez 20% DOBIT NAKON OPOREZIVANJA NOVČANI TOK (neto) KUMULATIVNI NOVČANI TOK

0.

2.516.390 251.639 1.225.000

1.039.751

-251.639

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

119

CTT

Stavka/godina I PRIMICI

HBOR

0 2.516.390

1. Ukupni prihod

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

844.382

869.713

895.805

922.679

950.359

978.870

1.008.236

1.038.483

1.069.638

1.101.727

1.134.779

2.283.812

844.382

869.713

895.805

922.679

950.359

978.870

1.008.236

1.038.483

1.069.638

1.101.727

1.134.779

1.168.822

2. Izvori financiranja 2.1. Dionički kapital 2.2. Krediti

251.639 2.264.751

3. Ostatak vrijednosti projekta 3.1.Osnovnih sredstava

1.048.600

3.2.Obrtnih sredstava II IZDACI

66.390 2.516.390

876.816

896.511

916.945

938.153

960.169

730.459

750.041

770.219

791.010

812.433

834.508

857.255

371.611

382.760

394.243

406.070

418.252

430.799

443.723

457.035

470.746

484.869

499.415

514.397

6. Vanjske usluge (fiksno održavanje)

55.517

57.183

58.898

60.665

62.485

64.359

66.290

68.279

70.327

72.437

74.610

76.849

7. Brutto plaće

37.080

38.192

39.338

40.518

41.734

42.986

44.275

45.604

46.972

48.381

49.832

51.327

21.669

27.438

33.528

39.961

46.759

61.788

65.225

68.774

72.438

76.220

80.125

84.156

10.1 Anuiteti

258.759

276.198

294.903

314.968

336.497

99.189

103.157

107.283

111.575

116.038

120.679

125.506

10.2.Kamate

132.180

114.740

96.036

75.971

54.442

31.337

27.369

23.243

18.952

14.489

9.847

5.020

-32.434

-26.798

-21.141

-15.474

-9.810

248.411

258.195

268.264

278.628

289.293

300.270

1.426.557

4. Investicije 4.1. U osnovna sredstva 4.2. U obrtna sredstva

2.450.000 66.390

5. Materijalni troškovi

8. Ostali troškovi 9. Porezi iz dobiti 10. Obveze prema izvorima

10.3. Dividenda III NETO PRIMICI

0

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

120

CTT

HBOR

Na negativne neto primitke u prvih pet godina odvijanja projekta najviše utječu ročnost i kamata kredita komercijalne banke. Snižavanjem kamate na 4 % negativni neto primici pojavljuju se samo u prve dvije godine u relativno malim iznosima.

PLAN OTPLATE KREDITA (1)

IZNOS

KAMATA

ROK (godina)

RATA

Kredit 1

1.225.000

4%

12

130.526

Kredit 2

1.039.751

4%

5

233.556

1

2

3

4

5

PRIHODI naknada za električnu energiju naknada za toplinsku energiju Prihod ukupno

539.328 305.054 844.382

555.508 314.206 869.713

572.173 323.632 895.805

589.338 333.341 922.679

607.018 343.341 950.359

TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijabilni troškovi održavanja EUR/MWt Troškovi osoblja Trošak električne energije Troškovi ukupno

331.503 55.517 2.991 37.080 37.118 464.208

341.448 57.183 3.081 38.192 38.232 478.135

351.691 58.898 3.173 39.338 39.378 492.479

362.242 60.665 3.268 40.518 40.560 507.253

373.109 62.485 3.366 41.734 41.777 522.471

DOBIT PRIJE OPOREZIVANJA amortizacija kamata Porezna osnovica Porez 20% DOBIT NAKON OPOREZIVANJA

380.173 139.650 90.590 149.933 29.987 350.187

391.579 139.650 79.650 172.278 34.456 357.123

403.326 139.650 68.273 195.403 39.081 364.245

415.426 139.650 56.441 219.335 43.867 371.559

427.888 139.650 44.135 244.104 48.821 379.068

NOVČANI TOK (netto)

-13.896

-6.960

163

7.476

14.985

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

121

CTT

HBOR

Prilog D.

Kogeneracijsko postrojenje s rasplinjavanjem drvne sječke i plinskim motorom – preliminarna analiza opravdanosti izgradnje u tvrtki drvne industrije

U razmatranoj tvrtki proizvode se masivne drvene ploče. Prosječno se godišnje proizvede približno 1500 m3 masivnih ploča koje se uglavnom izvoze na europsko tržište. Proizvodni program temelji se na preradi hrasta koji je zastupljen u približno 80% gotovih proizvoda. Od ostalih vrsta drveta izdvajaju se orah (10%), te trešnja (5%), jasen (3-4 %) i javor (2-3%). Sirovina za preradu (doradne piljenice i elementi) najvećim dijelom se nabavlja na domaćem tržištu.

U proizvodnom procesu nastaje približno 6.000 m3 drvnog ostatka koji se djelomično troši za pokrivanje toplinskih potreba tvrtke u procesima sušenja poluproizvoda i grijanja radnih prostora (procijenjena potrošnja suhe piljevine iznosi 3.600 m3 godišnje).

D1.

Toplinske potrebe lokacije

Toplinska energija na lokaciji tvrtke troši se kontinuirano u procesu sušenja proizvoda, te sezonski za grijanje radnih prostora. Promjenjive toplinske potrebe sustava grijanja i sušenja podmiruju se pogonom jednog toplovodnog kotla snage 1,2 MWt. Kapacitet kotla nije dovoljan za pokrivanje svih toplinskih potreba u zimskim mjesecima što je u dosadašnjem pogonu uzrokovalo ili usporavanje procesa sušenja ili smanjivanje toplinskog komfora u radnim prostorima.

Poluproizvodi se suše u sušarama ukupnog kapaciteta 500 m3 koje su prosječno zauzete 11 mjeseci godišnje. U sljedećem petogodišnjem razdoblju očekuje se povećanje kapaciteta sušenja za 100 m3. Proizvodni proces organiziran je u dvije smjene, pet dana u tjednu.

U 2007. godini procijenjene ukupne toplinske potrebe lokacije iznosile su približno 14.600 MWh, a za njihovo potpuno pokrivanje trebalo bi približno 5.000 m3 suhe piljevine. S obzirom na ograničeni kapacitet toplovodnog kotla stvarna potrošnja bila je manja. Prilikom proračuna potrebnih količina drvnog ostatka pretpostavljena je ogrjevna vrijednost suhe piljevine od 3,4 MWh/m3, te gubici kotla i razvoda od približno 15 %.

S očekivanim povećanjem kapaciteta sušara povećat će se i toplinska potrošnja lokacije. Primjenom opisane metodologije izračunati su novi parametri toplinske potrošnje: − − −

vršno toplinsko opterećenje približno 2,6 MWt, godišnja toplinska potrošnja približno 17.000 MWh, godišnja potrošnja drvnog ostatka približno 6.500 m3 (uz pretpostavljenu prosječnu donju ogrjevnu vrijednost 3,1 MWh/m3) Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

122

CTT

HBOR

Podaci o budućoj toplinskoj potrošnji na lokaciji ilustrirani su na slici D1. U lijevom koordinatnom sustavu prikazana je godišnja krivulja trajanja (LDC) dok su u desnom koordinatnom sustavu prikazane vrijednosti prosječnog mjesečnog toplinskog opterećenja.

Toplinsko opterecenje, mjesecni prosjek 3000

2500

2500

2000

2000 kW

kW

LDC Toplinsko opterecenje ukupno 3000

1500

1500

1000

1000

500

500

0

0

2000

4000 6000 sati u godini

8000

0

1

2

3

4

5

6 7 8 mjeseci

9 10 11 12

Slika D1. Krivulja trajanja opterećenja i prosječno mjesečno toplinsko opterećenje – nove sušare u pogonu,

Izračunati parametri toplinske potrošnje, prije svega kontinuirana potrebe za toplinom sušenja u iznosu većem od 1,5 MWt i trajanju duljem od 8000 sati godišnje upućuju na postojanje potencijala izgradnje kogeneracijskog postrojenja.

Premda su u segmentu kogeneracijskih sustava malih snaga tržišno etablirane konfiguracije s parnim kotlom i parnom turbinom (ili parnim motorom), a u manjoj mjeri i kogeneracije s vrelouljnim kotlom i organskim Rankineovim ciklusom na predmetnoj lokaciji razmotrena je opravdanost ulaganja u kogeneracijsko postrojenje koje se temelji na tehnologiji rasplinjavanja biomase i izgaranja reaktorskog plina u plinskom motoru.

Najznačajnija prednost kogeneracijskog postrojenja s rasplinjavanjem drvne sječke u usporedbi s vodeno-parnim ili organskim Rankine-ovim procesom slične snage je viša električna iskoristivost (> 25 %). Zbog povoljnijeg omjera nazivne električne i toplinske snage postrojenje s plinskim motorom i reaktorom prikladnije je za ugradnju na razmatranoj lokaciji. Složena tehnologija čišćenja reaktorskog plina, ovisnost performansi o kvaliteti biomase, te razmjerno visok investicijski trošak (> 5000 EUR/kWe) glavni su nedostaci i razlog trenutno slabije tržišne zastupljenosti ove tehnologije.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

123

CTT

D2.

HBOR

Kogeneracijsko postrojenje

Simuliran je pogon kogeneracijskog postrojenja snage 900 kWe i 1.570 kWt, ukupne iskoristivosti 77 % (25 % električna i 52 % toplinska). Najvažnije tehno-ekonomske značajke kao i konfiguracija postrojenja definirani su u informativnoj ponudi proizvođača opreme u kojoj se jamči 7.500 sati godišnjeg pogona na nazivnoj snazi.

Simulacija mogućeg godišnjeg pogona kogeneracijskog postrojenja kod koje zajamčeni broj pogonskih sati ostvaren uz redovne mjesečne i uz nekoliko izvanrednih zastoja prikazana je na slici D2. zajedno s krivuljama ukupnog satnog toplinskog opterećenja lokacije i krivuljom opterećenja vršnog kotla.

Toplinsko opterecenje 3000

kW

2000 1000 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

3000 Kogeneracija toplina Kogeneracija elektricna energija

kW

2000 1000 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

6000

7000

8000

Vršni kotao 3000

kW

2000 1000 0

0

1000

2000

3000

4000 5000 sati u godini

Slika D2. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja i vršnog kotla - mjesečni zastoji kogeneracijskog postrojenja.

Svjetloplava krivulja u donjem koordinatnom sustavu slike D2. pokazuje da u danima zastoja kogeneracijskog postrojenja vršni kotao treba pokriti ukupno toplinsko opterećenje. Ilustracija ukazuje na potrebu povećanja kapaciteta (ili zamjenu) postojećeg toplovodnog kotla.

Ukoliko bi se pretpostavljeni jedno- i dvo-dnevni mjesečni zastoji kogeneracijskog postrojenja mogli zamijeniti jednim dugotrajnim, tijekom ljetnih mjeseci, tada bi kapacitet postojećeg toplovodnog kotla bio dovoljan za pokrivanje toplinskih

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

124

CTT

HBOR

potreba lokacije. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja sa sezonskim zastojem prikazana je na slici D3.

Toplinsko opterecenje 3000

kW

2000 1000 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

3000 Kogeneracija - toplina Kogeneracija el. energija

kW

2000 1000 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

6000

7000

8000

Vršni kotao 3000

kW

2000 1000 0

0

1000

2000

3000

4000 5000 sati u godini

Slika D3. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja i vršnog kotla - sezonski zastoj kogeneracijskog postrojenja.

Usporedba razmatranih scenarija preko krivulja trajanja opterećenja, koja je prikazana na na slici D4., pokazuje da su krivulje trajanja opterećenja kogeneracijskog postrojenja identične, dok razlika postoji u maksimalnim vrijednostima svijetloplavih krivulja trajanja opterećenja vršnog kotla.

Hukupno

LDC - sezonski zastoji 3000

Hkogen

2500

2500

Hvrsno

2000

2000 kW

kW

LDC - mjesecni zastoji 3000

1500

1500

1000

1000

500

500

0

0

2000

4000 6000 sati u godini

8000

E kogen

0

0

2000

4000 6000 sati u godini

8000

Slika D4. Usporedba krivulja trajanja opterećenja – mjesečni (lijevo) i sezonski (desno) zastoji kogeneracijskog postrojenja

Za daljnja razmatranja odabran je scenarij sezonskog zastoja kogeneracijskog postrojenja. Pretpostavljeno je da će postojeći toplovodni kotao biti dovoljan za pokrivanje vršnih opterećenja u hladnim zimskim danima i ukupnog toplinskog Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

125

CTT

HBOR

opterećenja u danima zastoja kogeneracijskog postrojenja. Ilustracija pogona s podacima o proizvodnji električne i toplinske energije prikazan je na slici D5.

3000 Hvršni =

5399 MW ht Hkogen = 11777 MW ht Hukupno= 17175 MW ht

2500

E kogen = 6750 MW he

kW

2000

1500

1000

500

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

sati

Slika D5. Ilustracija pogona kogeneracijskog postrojenja i toplovodnog kotla

Žuta površina predstavlja ukupno proizvedenu toplinsku energiju u kogeneracijskom postrojenju. Svijetloplava površina predstavlja ukupno proizvedenu toplinsku energiju u toplovodnom kotlu. Crvenom krivuljom prikazano je toplinsko opterećenje, a tamnoplava linija predstavlja snagu na stezaljkama generatora.

Kogeneracijsko postrojenje koje bi na nazivnoj snazi bilo u pogonu 7.500 sati godišnje proizvelo bi 6.750 MWh električne energije i 11.777 MWh toplinske energije s čime bi se pokrio veći dio toplinske potrošnje lokacije. Ostatak od 5.399 MWh toplinske energije proizveo bi se u postojećem toplovodnom kotlu. Ukupno procijenjena potrošnja drvnog ostatka iznosila bi 9.630 m3, od čega 7.760 m3 u kogeneracijskom postrojenju i 1.870 m3 suhe piljevine u vršnom toplovodnom kotlu.

D3.

Priključak postrojenja na elektroenergetsku mrežu

Budući da se lokacija kogeneracijskog postrojenja na biomasu nalazi u krugu tvrtke, a planirana instalirana snaga elektrane je 900 kW s faktorom snage 0.95, priključak na elektroenergetsku mrežu izvesti će se izgradnjom TS 10(20)/0.4 kV koja će se interpolirati u postojeću srednjenaponsku mrežu kojom upravlja HEP ODS d.o.o.

Priključak će se izvesti u skladu s Mrežnim pravilima i ostalim važećim tehničkim Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

126

CTT

HBOR

propisima koje se primjenjuju kod izgradnje i priključka sličnih malih elektrana, a temeljem tehničkih uvjeta koje će HEP ODS d.o.o. izdati u Prethodnoj elektroenergetskoj suglasnosti. Tvrtka se nalazi u neposrednoj blizini autoceste, na kojoj se nalaze postojeće TS 10(20)/0.4 kV napajane iz kabelske mreže 10(20) kV. Zbog toga je prema načelnom prijedlogu HEP ODS d.o.o., priključak na mrežu planiran na način da se nova TS 10(20)/0.4 kV koja će se izgraditi za priključak kogeneracijskog postrojenja, interpolira između navedenih TS 10(20)/0.4 povezivanjem s kabelskim vodovima XHE 49-A 3x1x150 mm2. Točnu lokaciju TS (u krugu tvrtke ili u neposrednoj blizini) investitor će definirati u dogovoru s HEP ODS d.o.o., a također i trase novih KB 10(20) kV za povezivanje navedenih TS. D4.

Profitabilnost projekta

Investicijski troškovi U provedenoj preliminarnoj analizi profitabilnosti, a na temelju informativne ponude i dokumentacije proizvođača opreme pretpostavljen je iznos investicijskog troška kako slijedi: Stavka Planiranje, razvoj i vođenje projekta izgradnje

Iznos 360.800,-

EUR

3,094.200,-

EUR

Iverač

180.000,-

EUR

Troškovi izgradnje i zemljišta

500.000,-

EUR

95.000,-

EUR

4,230.000,-

EUR

Oprema - opseg isporuke tvrtke proizvođača: 4 reaktora za rasplinjavanje drvnog ostatka, sustavi za hlađenje i čišćenje reaktorskog plina, plinski motor s električnim generatorom, MRU sustavi, sustavi pripreme i sušenja drvnog ostatka, međuspremnik plina

Potrošnja energije tijekom izgradnje Investicija ukupno Investicija specifično (za 900 kWe)

4.700,-

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

EUR/kWe

127

CTT

HBOR

Troškovi pogona i održavanja

Troškovi pogona i održavanja procijenjeni su na godišnjoj razini i obuhvaćaju: Stavka Održavanje i servisi

Iznos 119.000,-

EUR

Osoblje

35.000,-

EUR

Vlastita potrošnja električne energije (80 kWe)

35.600,-

EUR

Potrošnja ulja

18.300,-

EUR

207.900,-

EUR

Troškovi pogona i održavanja ukupno

Troškovi nabavke dodatnih količina goriva

S obzirom na činjenicu da su postojeće godišnje količine drvnog ostatka nastalog u proizvodnim procesima tvrtke nedostatne za podmirivanje godišnjih potreba kogeneracijskog postrojenja potrebno je predvidjeti i izdatke za nabavku dodatnih količina šumske sječke.

Uz pretpostavljenu nabavnu cijenu šumske sječke od 50 EUR/t i ukupno potrebne godišnje količine od 7.700 m3 (ili približno 8.000 t kod vlažnosti 35 %) analizirana su dva slučaja nabavke dodatnih količina šumske sječke -

25 % ili približno 2.000 t/a, uz godišnji trošak od 100.000,- EUR

-

50 % ili približno 4.000 t/a, uz godišnji trošak od 200.000,- EUR

Izborom više cijene šumske sječke od trenutno važeće (35 EUR/t + troškovi transporta 0,1 EUR/t/km) naglašen je nepovoljan utjecaj dobave drvne biomase iz drugih izvora na profitabilnost pogona: Taj će utjecaj naročito biti izražen u budućnosti kada u pogonu bude veći broj postrojenja loženih biomasom.

Zarada od isporučene električne energije

Pretpostavljena je isporuka ukupno proizvedene električne energije.

Isporučena električna energija otkupljuje se po poticajnoj cijeni koja je određena u u članku 4. st 1. Tarifnog sustava za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije za postrojenja priključena na distribucijsku mrežu koja koriste obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage do uključivo 1 MW. S obzirom da će pored ostatka nastalog u proizvodnom procesu razmatrano postrojenje koristiti i šumsku sječku i da postrojenje pripada u kategoriju d. elektrana na biomasu važeće su sljedeće poticajne cijene : Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

128

CTT

HBOR

d1. kruta biomasa iz šumarstva i poljoprivrede

1,3064 kn/kWh

d2. kruta biomasa iz drvno-prerađivačke industrije

1,0342 kn/kWh

Prikazane cijene određene su obračunavanjem korekcije prema promjeni indeksa potrošačkih cijena i vrijede za 2009. godinu. U poticajnoj cijeni nije uračunat korekcijski faktor ovisan o udjelu domaće komponente s obzirom da se očekuje njegovo ukidanje U financijskoj analizi razmotrene su tri različite otkupne cjene koje ovise o udjelu šumske sječke u ukupno potrebnom gorivu. Uz pretpostavljenu isporuku 6,750.000 kWh električne energije izračunati su sljedeći prihodi (pri pretvaranju Kn u EUR pretpostavljen je tečaj 1 EUR = 7,4 HRK): ECHP kWh

kn/kWh

Prihod Kn

Prihod EUR

1. 0 % šumske sječke

1,03420

×

6,750.000

6,980.850,-

943.358,-

2. 25 % šumske sječke

1,10225

×

6,750.000

7,440.187,-

1,005.431,-

3. 50 % šumske sječke

1,17030

×

6,750.000

7,899.525,-

1,067.503,-

Indikatori profitabilnosti

Parametri: - ekonomski životni vijek projekta n = 12 godina - obračunska kamatna stopa 6 %, - prosječna stopa amortizacije opreme 5 % godišnje, - porez na dobit 20 % - tečaj 1 EUR = 7,4 kn.

Izračunati indikatori profitabilnosti za razmatrane različite slučajeve s obzirom na udjel šumske sječke prikazani su u tablici D1.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

129

CTT

HBOR

Udio šumske sječke Parametar Investicija

EUR

0%

25 %

50 %

4,230.000,-

4,230.000,-

4,230.000,-

Prihod od prodaje električne energije

EUR/god

943.358,-

1,005.431,-

1,067.503,-

Troškovi pogona i održavanja

EUR/god

207.900,-

207.900,-

207.900,-

Troškovi goriva

EUR/god

0,-

100.000,-

200.000,-

Prihodi – troškovi

EUR

735.458,-

697.531,-

659.603,-

Amortizacija 5%/a

EUR

211.500,-

211.500,-

211500,-

Dobit prije oporezivanja

EUR

523.958,-

486.031,-

448.103,-

Porez na dobit 20 %

EUR

104.792,-

97.206,-

89.621,-

630.666,-

600.325,-

569.983,-

Dobit nakon oporezivanja Jednostavni period povrata

god

6,7

7,0

7,4

Diskontirani period povrata

god

8,8

9,4

10,1

Netto sadašnja vrijednost projekta

EUR

1,057.409.-

%

10,3

Interna stopa povrata

803.028,-

548.646,-

9,3

8,3

r = 6 %, n = 12 godina

Tablica D1. Indikatori profitabilnosti

Rezultati financijske analize zorno ilustriraju nepovoljan utjecaj povećanog korištenja šumske sječke na isplativost pogona kogeneracijskog postrojenja.

Na indikatore profitabilnosti nepovoljno će utjecati i niža pogonska raspoloživost u prve dvije godine eksploatacije postrojenja. Proizvođač opreme u prvoj godini jamči 5000 sati pogona godišnje, a u drugoj godini 7.000 sati. Smanjenje raspoloživosti nije uzeto u obzir kod izračuna indikatora profitabilnosti.

Polazeći od rezultata financijske analize prikazanih u tablici D1. analiziran je utjecaj promjene investicijskog troška i cijene šumske sječke na vrijednost interne stope povrata. Kao referentni scenarij odabran je slučaj kod kojeg se koristi 25 % šumske

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

130

CTT

HBOR

sječke. Referentna interna stopa povrata (IRR) iznosi 9,3 % i mijenja se na sljedeći način: - kod povećanja investicije na 4,8 milijuna EUR, IRR se smanjuje na 7,17 % - kod smanjenja investicije na 3,7 milijuna EUR, IRR se povećava na 11,9 % - kod povećanja cijene šumske sječke na 60 EUR/t, IRR se smanjuje na 8,8 % - kod sniženja cijene šumske sječke na 40 EUR/t, IRR se povećava na 9,9 %

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

131

CTT

HBOR

D5. Detaljna financijska analiza D5.1 Investicije u dugotrajnu imovinu (osnovna sredstva) OSNOVNA SREDSTVA

%

Građevinski objekti, spremište goriva, …

14

595.000

Komponente postrojenja - ložište, kotao, kogeneracijski modul, toplinska podstanica, transporteri goriva, elektro i hidraulička oprema ...

77

3.274.200

Projekti i dozvole

9

360.800

UKUPNO:

Nabavna vrijednost

100

4.230.000

D5.2 Investicije u obrtna sredstva Godišnji iznos

OBRTNA SREDSTVA Fiksni troškovi održavanja/Vanjske usluge

Broj nabava u godini

Prosječna sredstva

119.000

2

59.500

Materijalni troškovi (odvoz pepela, potrošnja električne energije, ulje ...)

53.900

12

4.492

Troškovi osoblja

35.000

12

2.917

UKUPNO:

207.900

66.908

D5.3 Troškovi poslovanja - godišnji

Ovi troškovi za razmatrano postrojenje obuhvaćaju fiksne i varijabilne troškove održavanja, troškove plaća pogonskog osoblja, te troškove pokrivanja vlastite potrošnje električne energije postrojenja.

TROŠKOVI POSLOVANJA

Način obračuna

Fiksni troškovi održavanja

Prema podacima proizv.

Varijabilni troškovi održavanja

Iznos 119.000 18.300

Troškovi osoblja Trošak električne energije

Podaci proizvođača i investitora

35.000

607 MWh×60 EUR/MWh

35.600

UKUPNO

128.841

Zbroj fiksnih i varijabilnih troškova održavanja iznosi 137.300 EUR što predstavlja 3,7 % investicije. Trošak osoblja obračunat je na temelju procijenjenog angažmana dva djelatnika.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

132

CTT

HBOR

D5.4 Proračun amortizacije

Amortizacijski vijek za pojedine grupe osnovnih sredstava definiran je slijedom odredbi Pravilnika o amortizaciji odnosno pripadajuće tablice godišnjih stopa amortizacije dugotrajne imovine Nabavna vrijednost Objekti Komponente postrojenja, oprema Planiranje i dozvole OSNOVNA SREDSTVA

Amortizacijski vijek - godina

Godišnja amortizacija

Ostatak vrijednosti

595.000

40

14.875

416.500

3,274.200

20

163.710

1.309.680

360.800

5

72.160

0

4,230.000

1,26.180

D5.5 Financijska konstrukcija

Kod izračuna ulaganja pored investicije pretpostavljena je dvostruka prosječna vrijednost potrebnih obrtnih sredstava. Među izvorima financiranja najveći udio ima kredit razvojne banke koji predstavlja polovicu potrebne investicije u opremu.

Predviđen je i manji udio dioničkog kapitala (vlastita sredstva 10 %) dok se kreditom komercijalne banke namiruje razlika do punog iznosa ulaganja.

FINANCIJSKA KONSTRUKCIJA

IZNOS

%

ULAGANJE U osnovna sredstva U obrtna sredstva UKUPNO

4,230.000

97%

133.817

3%

4,363.817

IZVORI Dionički kapital, 10 % potrebnih ulaganja

436.382

10%

Kredit 1, razvojna banka 50 % investicije u opremu

2.115.000

49%

Kredit 2, komercijalna banka

1.812.435

41%

UKUPNO

4,3636.817

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

133

CTT

HBOR

D5.6 Uvjeti kreditiranja

PLAN OTPLATE KREDITA (1)

IZNOS

KAMATA

ROK (godina)

RATA

Kredit 1

2.115.000

4%

12

225.358

Kredit 2

1.812.435

8%

5

453.936

Visina kamate kredita razvojne banke mijenja se ovisno o statusu koji tvrtka ima bilo zbog mjesta registracije (područja od posebne državne skrbi ili brdsko planinska područja), ili zbog veličinom (male, srednje ili velike tvrtke) ili zbog dokazane tržišne konkurentnosti. Kod kredita komercijalne banke kamata kao i rokovi otplate mogu se i mijenjati ovisno o prilikama na financijskom tržištu.

Pretpostavljene se godišnje otplate u jednakim ratama premda su uobičajene i kvartalne ili polugodišnje otplate kredita. Za dionički kapital može se predvidjeti i isplata dividende u iznosu koji se definira unaprijed ili ovisno o rezultatima godišnjeg poslovanja.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

134

CTT

HBOR

U nastavku su prikazane vrijednosti tehničkih i ekonomskih parametara razmatranog projekta koje su korištene za ilustraciju projekcije računa dobiti i gubitaka te za prikaz financijskog toka. Za primjer je odabran slučaj s nabavkom 2000 t/a potrebne sječke po cijeni od 50 EUR/t (što je obračunato preko prosječne nabavne cijene od 12 EUR/t). Zbog toga je i otkupna cijena električne energije povećana na 1,10225 kn/kWh.

Snaga postrojenja Specifična investicija Investicija ukupno

0,9 4.700 4.230.000

MWe EUR/kWe EUR

PROIZVODNJA I POTROŠNJA Ekvivalentno opterećenje

7.500

h/a

Proizvedena električna energija

6.750

MWh

Vlastita potrošnja, udio Vlastita potrošnja

9 594

% MWh

Nabavna cijena električne energije

60

EUR/MWh

Električna iskoristivost, na stezaljk. gen.

38

%

Potrošnja goriva Ogrjevna vrijednost goriva Potrošnja goriva

24.107 3,0 7.544

MWh MWh/t t

ESKALACIJSKI FAKTORI električna energija

3%

gorivo

3%

inflacija

3%

CIJENE isporučene električne energije tečaj isporučene električne energije sječke

1,102

kn/kWh

7,4

kn/EUR

0,149 12

EUR/kWh EUR/t

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

135

CTT

HBOR

Stavka/godina

0.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

INVESTICIJA Financiranje: Dionički kapital Kredit 1 Kamata 1 Anuiteti 1 Kredit 2 Kamata 2 Anuiteti2

4.363.817

84.600 140.758

78.970 146.388

73.114 152.244

67.024 158.333

60.691 164.667

54.104 171.253

47.254 178.104

40.130 185.228

32.721 192.637

25.016 200.342

17.002 208.356

8.668 216.690

144.995 308.941 1

120.280 333.657 2

93.587 360.349 3

64.759 389.177 4

33.625 420.311 5

6

7

8

9

10

11

12

1.035.594 1.035.594

1.066.661 1.066.661

1.098.661 1.098.661

1.131.621 1.131.621

1.165.570 1.165.570

1.200.537 1.200.537

1.236.553 1.236.553

1.273.650 1.273.650

1.311.859 1.311.859

1.351.215 1.351.215

1.391.751 1.391.751

1.433.504 1.433.504

TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijabilni trošk. održ. EUR/MWt Troškovi osoblja, prema 1 Trošak električne energije Troškovi ukupno

102.632 122.570 18.849 36.050 36.668 316.769

105.711 126.247 19.414 37.132 37.768 326.272

108.882 130.035 19.997 38.245 38.901 336.060

112.149 133.936 20.597 39.393 40.068 346.142

115.513 137.954 21.215 40.575 41.270 356.526

118.979 142.092 21.851 41.792 42.508 367.222

122.548 146.355 22.507 43.046 43.784 378.239

126.225 150.746 23.182 44.337 45.097 389.586

130.011 155.268 23.877 45.667 46.450 401.274

133.912 159.926 24.594 47.037 47.843 413.312

137.929 164.724 25.331 48.448 49.279 425.711

142.067 169.666 26.091 49.902 50.757 438.483

DOBIT PRIJE OPOREZIVANJA amortizacija kamata Porezna osnovica Porez 20% DOBIT NAKON OPOREZIVANJA

718.825 250.745 229.595 238.485 47.697 671.128

740.389 250.745 199.249 290.395 58.079 682.310

762.601 250.745 166.701 345.155 69.031 693.570

785.479 250.745 131.783 402.951 80.590 704.889

809.043 250.745 94.316 463.982 92.796 716.247

833.315 178.585 54.104 600.625 120.125 713.190

858.314 178.585 47.254 632.475 126.495 731.819

884.063 178.585 40.130 665.348 133.070 750.994

910.585 178.585 32.721 699.279 139.856 770.730

937.903 178.585 25.016 734.302 146.860 791.042

966.040 178.585 17.002 770.453 154.091 811.949

995.021 178.585 8.668 807.769 161.554 833.468

-8.166

3.016

14.276

25.595

36.953

487.832

506.461

525.636

545.372

565.685

586.592

608.110

-444.548

-441.532

-427.256

-401.661

-364.708

123.124

629.585

1.155.221

1.700.593

2.266.278

2.852.869

3.460.979

436.382 2.115.000

1812435

PRIHODI naknada za električnu energiju Prihod ukupno

NOVČANI TOK (netto) KUMULATIVNI NOVČANI TOK

- 436381

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

CTT

Stavka/godina I PRIMICI 1. Ukupni prihod 2. Izvori financiranja 2.1. Dionički kapital 2.2. Krediti 3. Ostatak vrijednosti projekta 3.1.Osnovnih sredstava 3.2.Obrtnih sredstava II IZDACI 4. Investicije 4.1. U osnovna sredstva 4.2. U obrtna sredstva 5. Materijalni troškovi 6. Vanjske usluge (fiksno održavanje) 7. Brutto plaće 8. Ostali troškovi 9. Porezi iz dobiti 10. Obveze prema izvorima 10.1 Anuiteti 10.2.Kamate 10.3. Dividenda III NETO PRIMICI

HBOR

0 4.363.817

1 1.035.594 1.035.594

2 1.066.661 1.066.661

3 1.098.661 1.098.661

4 1.131.621 1.131.621

5 1.165.570 1.165.570

6 1.200.537 1.200.537

7 1.236.553 1.236.553

8 1.273.650 1.273.650

9 1.311.859 1.311.859

10 1.351.215 1.351.215

11 1.391.751 1.391.751

12 3.293.500 1.433.504

436.382 3.927.435

4.363.817

1.043.760

1.063.645

1.084.385

1.106.026

1.128.617

712.705

730.092

748.014

766.487

785.530

805.160

1.726.180 133.817 825.394

158.149

162.894

167.780

172.814

177.998

183.338

188.838

194.503

200.339

206.349

212.539

218.915

122.570 36.050

126.247 37.132

130.035 38.245

133.936 39.393

137.954 40.575

142.092 41.792

146.355 43.046

150.746 44.337

155.268 45.667

159.926 47.037

164.724 48.448

169.666 49.902

47.697

58.079

69.031

80.590

92.796

120.125

126.495

133.070

139.856

146.860

154.091

161.554

449.699 229.595

480.045 199.249

512.593 166.701

547.510 131.783

584.978 94.316

171.253 54.104

178.104 47.254

185.228 40.130

192.637 32.721

200.342 25.016

208.356 17.002

216.690 8.668

-8.166

3.016

14.276

25.595

36.953

487.832

506.461

525.636

545.372

565.685

586.592

2.468.106

4.230.000 133.817

0

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

137

CTT

HBOR

I na ovom je primjeru razvidan nepovoljan utjecaj visine kamate komercijalnog kredita koji uzrokuje negativne neto primitke u prvoj godini odvijanja projekta.

Ukoliko bi se kamata komercijalnog kredita snizila za samo 1 % novčani tok i u prvoj godini bio bi pozitivan.

PLAN OTPLATE KREDITA (1)

IZNOS

KAMATA

ROK (godina)

RATA

Kredit 1

1.225.000

4%

12

225.358

Kredit 2

1.039.751

7%

5

442.036

1

2

3

4

5

1.035.594 1.035.594

1.066.661 1.066.661

1.098.661 1.098.661

1.131.621 1.131.621

1.165.570 1.165.570

TROŠKOVI Gorivo Fiksni troškovi održavanja Varijabilni troškovi održavanja EUR/MWt Troškovi osoblja, prema 1 Trošak električne energije Troškovi ukupno

102.632 122.570 18.849 36.050 36.668 316.769

105.711 126.247 19.414 37.132 37.768 326.272

108.882 130.035 19.997 38.245 38.901 336.060

112.149 133.936 20.597 39.393 40.068 346.142

115.513 137.954 21.215 40.575 41.270 356.526

DOBIT PRIJE OPOREZIVANJA amortizacija kamata Porezna osnovica Porez 20% DOBIT NAKON OPOREZIVANJA

718.825 250.745 211.470 256.609 51.322 667.503

740.389 250.745 183.779 305.866 61.173 679.216

762.601 250.745 154.317 357.539 71.508 691.093

785.479 250.745 122.969 411.765 82.353 703.126

809.043 250.745 89.609 468.689 93.738 715.306

109

11.822

23.699

35.732

47.912

PRIHODI naknada za električnu energiju Prihod ukupno

NOVČANI TOK (netto)

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

138

CTT

7.

HBOR

KORIŠTENJE RETSCREEN ALATA - ISKUSTVA

Proračun tehnoekonomske opravdanosti ulaganja u kogeneracijsko postrojenje izrađen je i korištenjem namjenskog programskog paketa za analizu projekata čiste energije RetScreen.

Za uspješno korištenje programske podrške potrebno je dobro poznavati područje u kojem se analiza provodi. Za konkretnu primjenu na kogeneracijskim postrojenjima koja kao gorivo koriste drvnu biomasu zahtijeva se detaljno razumijevanje proračuna toplinskih i električnih potreba lokacije kao što su stupanj dani, ekvivalentno opterećenje na nazivnoj snazi, sezonska iskoristivost, specifično toplinsko opterećenje, podaci o potrošnji električne energije i maksimalnoj snazi ...

U segmentu određivanja konfiguracije potrebno je poznavanje parametara proračuna (protoci, tlakovi i temperature svježe pare, tlakovi oduzimanja i kondenzacije) Rankineovog kružnog procesa kao i specifičnosti pojedinih komponenata opreme (npr. iskoristivost turbine).

Prilikom analize rezultata proračuna korisnik mora biti u stanju kritički evaluirati izračunate podatke o proizvodnji energije i utrošenom gorivu.

Kod zadavanja ulaznih podataka program prikazuje godišnje profile opterećenja.

Kod prezentacije rezultata moguće je vidjeti samo kumulativne podatke što umanjuje kvalitetu informacije o provedenoj mjeri.

Inačica programa na hrvatskom jeziku je u velikoj mjeri neupotrebljiva zbog nelogičnih pa čak i smiješnih prijevoda. Tako se npr. „fuel rate“ prevodi kao tok goriva umjesto cijena/trošak goriva, dok se za riječ „extraction“ umjesto oduzimanje (turbinsko) koriste neprikladne zamjene kao što su „vađenje“, iskapanje“, …

U „Helpu“ programa koji je zapisan na 450 stranica teksta detaljno su opisani svi izrazi koji se koriste za proračune u različitim modulima.

Korištenje kogeneracijskog modela zahtijeva prilagodbe specifičnim hrvatskim uvjetima osobito u dijelu određivanja ukupne zarade od isporučene električne energije s obzirom da prema važećim podzakonskim aktima proizvođači električne energije iz obnovljivih izvora energije mogu izvesti svu proizvedenu električnu energiju. S druge strane kogeneracijski modul u progamskom paketu pretpostavlja da će se proizvedenom električnom energijom najprije pokrivati potrošnja na lokaciji, a samo viškovi će se izvoziti u elektroenergetski sustav. Zbog toga je, u svrhu približavanja važećim aktima, potrebno pretpostaviti da na lokaciji nema potrošnje električne energije. Također ne postoji izravan način definiranja vlastite potrošnje električne energije kogeneracijskog postrojenja s obzirom da ta potrošnja Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

139

CTT

HBOR

slijedi u određenom postotku proizvodnju, te se trošak vlastite potrošnje mora uključiti u troškove pogona i održavanja. U nastavku su opisani karakteristični elementi proračuna tehnoekonomskih značajki kogeneracijskih postrojenja koji približno odgovaraju opisanima u prilozima A-D. Prilog A: Tvrtka za proizvodnju parketa i piljene građe Izborom tipa analize na prvoj stranici Početak (Start) definira se složenost proračuna. Metoda 1 je jednostavnija od Metode 2 jer ne razmatra detaljno financijske pokazatelje.

Na prvom listu se pored imena i lokacije projekta definira i tip projekta – kogeneracijska proizvodnja toplinske i električne energije. Izborom tipa mreže određuje se način opskrbe električnom energijom a za energetske bilance nudi se izbor donje (koja se više koristi u EU) ili gornje (više se koristi u SAD) ogrjevne vrijednosti.

Izborom lokacije unaprijed su definirani klimatski uvjeti. S obzirom da je razmatrana tvrtka smještena u sjeverozapadnoj Hrvatskoj odabrana je lokacija Zagreb Plesdo kao najbliža.

Sljedeća stranica Opetrećenje i mreža (Load&Network) započinje s definiranjem toplinske potrošnje. Odnosno s Projektom grijanja (heating project) Najjednostavnije je izabrati kombinaciju grijanja jednog objekta i potrošnje procesne topline premda su moguće i sve ostale kombinacije. Za definiranje toplinskih potreba lokacije na raspolaganju su površina grijanih (grijanog) objekta, sezonska iskoristivost i specifično toplinsko opterećenje objekta.

Potrošnja procesne pare definira s preko vršnog opterećenja i ekvivalentnog broja sati pogona na maksimalnom opterećenju. Za definiranje godišnjeg (mjesečnog) profila potrošnje procesne pare može se koristiti Standardna opcija (programski postavljena) ili korisnik može sam namjestiti (ukoliko ih poznaje) mjesečna opterećenja. Kao krajnji cilj i ocjene kvalitete definiranja projekta toplinske potrošnje može se postaviti približavanje ili izjednačavanje s pokazateljima godišnje potrošnje energije za grijanje i za procesne potrebe.

U donjem dijelu Heating projecta nalazi se procjena očekivanih ušteda od primjene mjera energetske efikasnosti.

U tzv. Energetskom projektu (Power project) mjesečna potrošnja električne energije se zbog specifičnost i hrvatskog poticajnog zakonodavstva treba postaviti na 0.

Zaključno su iscrtane mjesečne značajke toplinske potrošnje Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

140

CTT

HBOR

Stranica Energetski model (Energy Model) započinje s definiranjem konfiguracije i parametara sustava. U razmatranom slučaju koegeneracijski sustav temelji se na parnoj turbini i parnom kotlu koji kao gorivo koristi biomasu. U razmatranom primjeru pretpostavljeno je korištenje samo drvnoindustrijskog ostatka - ne obračunava se naknada. Definiranjem parametara svježe pare na izlazu iz kotla kao i definiranjem tlakova i protoka oduzimanja te protutlaka korisnik bira tip i veličinu termoenergetskog postrojenja. Pretpostavlja se da je familijariziran s osnovnim termodinamičkim pojmovima i da poznaje Rankineov ciklus kao i osnovne značajke parne turbine koja bi se mogla ugraditi na lokaciji. Programsko riješene zasad ne nudi bazu s unaprijed definiranim značajkama parnih turbina.

Korisnik može mijenjanjem protoka, temperatura i tlakova steći osjećaj u kojoj mjeri pojedine varijable utječu na ukupnu performansu sustava.

U dijelu stranice naslovljenom Operativna strategija (Operating strategy) definira se otkupna cijena električne energije (značajna zbog procjene ekonomskih učinaka pogona), te prikazuje tablica s krajnjim efektima vođenja pogona kogeneracijskog postrojenja. Korisnik može promijeniti strategiju ovisno o preferencijama vođenja pogona.

Programski je izračunat i potrebni kapacitet vršnih kotlova kao i pomoćnih izvora električne energije. Korisnik upisuje ili preporučenu ili alternativnu vrijednost kao i nabavnu cijenu opreme odnosno usluge (u slučaju da se ne koristi postojeća oprema).

U dijelu analize emisija procjenjuje se smanjenje emisij koje se može ostvariti pogonom predloženog postrojenja.

Jednostavna financijska analiza temelji se na definiranju investicijskih troškova, subvencija, troškova pogona i održavanja, te prihoda od prodaje električne energije.

Svi iznosi mogu se korigirati od strane korisnika.

Financijska održivost je u razmatranom primjeru čak i bolja od procijenjene (stranica 88. elaborata, tablica A1) jer je izračunati jednostavni period povrata svega 4,2 godine. Program različito tretira jednostavni period povrta ipovrat imovine čak i u uvjetima bez vanjskog zaduženja.

Na posljednjoj stranici pod naslovom Alati (Tools) moguće je definirati različite parametre proračuna. Opcija Kao uzapaljeno gorivo (As fired fuel) nudi mogućnost definiranja prosječne vlažnosti goriva i određivanja ukupne mase goriva koje je bilo potrebno za pogon postrojenja. Treba naglasiti da se u energetskom modelu i u modelu opterećenja količina biomase izražava u tonama suhe tvari.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

141

CTT

HBOR

Prilog B: Kogeneracija na biomasu u proizvodnji furnira i parketa Na sličan način kao i u prethodnom primjeru potrebno je definirati toplinsku potrošnju lokacije. U razmatranom primjeru odabran je detaljan prikaz potrošnje procesne pare kako bi se što vjernije reproducirao profil definiran na slici B2.1 na stranici 97. elaborata.

Posebnost ovog postrojenja vezana je za parametre pare na turbinskom oduzimanju koji trebaju biti viši zbog zahtjeva nametnutim tehnološkim procesom sušenja furnira.

U sažetku rezultata predloženog postrojenja ističe se maksimalna snaga postrojenja bez oduzimanja od približno 1,7 MWe i snaga s oduzimanjem od približno 0,77 MWe. Ugađanjem minimalnih protoka i opterećenja kao i parametara pare moguće je utjecati na konačnu proizvodnju električne i toplinske energije odnosno približiti se iskustvenim ili izmjerenim vrijednostima. Jednostavni period povrata približno odgovara vrijednosti izračunatom u elaboratu u tablici B3 na stranici 102.

Prilog C: Kogeneracija na šumsku sječku u sustavu područnog grijanja manjeg naselja.

U usporedbi s prethodna dva primjera specifičnost ovog slučaja vezana je za proračun toplinskog opterećenja koji omogućava uključivanje posebnosti cijevnog razvoda, grupiranje ili odvajanje potrošača.

Na prvoj stranici pored izbora lokacije definira se i tip postrojenja. Na stranici Opterećenje i mreža (Load & Network) postoji mogućnost vrlo detaljnog određivanja različitih elemenata toplovodne mreže: od površine grupa potrošača, specifičnog toplinskog opterećenja, duljine glavnog i sporednih razvoda, polazne i povratne temperature. Na temelju zadanih ulaznih podataka kao i na temelju podataka o prosječnim godišnjim temperaturama proračunava se mjesečno toplinsko opterećenje. Za korektno zadavanje konfiguracije sustava područnog grijanja korisnik mora imati minimalno predznanje o elementima sustava i načinima njihova povezivanja. U programskom paketu proračunavaju se investicijski troškovi toplinske podstanice i cijevnog razvoda.

U razmatranom primjeru na odabranoj lokaciji proračunski je dobiveno niže opterećenje u proljetnim i ljetnim mjesecima u odnosu na proračun iz elaborata (str.

110, slika C2) što je posljedica viših prosječnih temperatura okoline u usporedbi s odabranom godinom (koja je očito bila hladnija).

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

142

CTT

HBOR

Dimenzioniranje kogeneracijskog postrojenja provodi se na gotovo identičan način kako je opisan u prethodna dva slučaja. Kao manji nedostatak programskog paketa može se navesti nemogućnost izravnog dimenzioniranja rashladnog kondenzatora.

Također paket automatski pridružuje trošak izgradnje sustava područnog grijanja ukupnim investicijskim troškovima pa je izdvojenu analiza opravdanosti ulaganja samo u kogeneracijsko postrojenje otežana. Također sustav se uspoređuje s prijašnjim sustavom i omogućava određivanje potrošnje goriva (fosilnih) i troškova grijanja koji se u tehnoekonomskoj analizi novog sustava prikazuju kao ušteda.

U ovom se primjeru u troškove uvodi i trošak biomase kojeg je potrebno svesti na masu suhe tvari. Tako npr. ukoliko je nabavna cijena biomase vlažnosti 35 % 45 EUR/t tada je za nabavnu cijenu suhe biomase potrebno uvrstiti približno 75 EUR/t Ogrjevna vrijednost biomase vlažnosti 35 % je približno 3 MWh/t iz čega slijedi da je nabavna cijena biomase 15 EUR/MWh. S pbzirom da je ogrjevna vrijednost suhe biomase približno 5 MWh/t tada je «trošak» suhe tone 75 EUR. Prilog D: Kogeneracijsko postrojenje s rasplinjavanjem drvne sječke i plinskim motorom U odnosu na prethodne modele razmatrani model razlikuje se u načinu definiranja pogonskog stroja kojije u programu preveden kao recipročni motor. Varijable relevantne za definiranje pogonskih značajki postrojenja pokretanih s motorom s unutarnjim izgaranjem su: Instalirana snaga, minimalni opterećenje, specifični potrošak topline (pogrešno nazvan stupanj topline – loš prijevod za heat rate) izražen u kJ/kWh, te iskoristivost procesa rekuperacije topline.

Ostali elementi proračuna su u najvećoj mjeri slični prethodnim primjerima. I u ovom primjeru definicija troškova izgradnje i održavanja je prepuštena korisniku koji poznate vrijednosti upisuje u modul financijske analize. Jednostavni period povrata (prije oporezivanja) je u rangu s vrijednostima izračunatim u elaboratu.

U primjeru je pretpostavljen specifični trošak biomase od 20 EUR/t suhe tvari koji je ekvivalentan vrijednosti koja je korištena u elaboratu od 12 EUR/t vlažne tvari.

Vlasnik postrojenja će na tržištu nabavljati četvrtinu potrebne biomase dok će preostala biomasa biti drvnoindustrijski ostatak koji nastaje u primarnoj djelatnosti.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

143

CTT

8.

HBOR

LITERATURA 1. Prilagodba i nadogradnja strategije energetskog razvoja Republike Hrvatske - Nacrt zelene knjige, MINGORP RH i UNDP, listopad 2008.

2. Lučić, G., Hucika, H., Izvedba industrijskih kogeneracija na biomasu, CD Zbornik radova Međunarodno savjetovanje Energetska i procesna postrojenja, Energetika marketing, Dubrovnik, rujan 2008., 3. Rak Šajn J., Biomasa će postati jedan od važnijih energenata u RH, VL, Prilog, 5.studenog 2008.

4. Slunjski, M., Sučić, Ž., Iskorak Hrvatskih šuma u korištenju šumske biomase, Savjetovanje Obnovljivi izvori energije u RH, HGK, Osijek, 27-29. svibnja 2008.

5. Evald, A., Witt, J., Biomass CHP best practice guide, Altener, March 2006 6. Pravilnik o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije (NN 67/07) 7. Pravilnik o korištenju obnovljivih izvora energije i kogeneracije (NN 67/07) 8. Tarifni sustav za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije (NN 33/07) 9. Uredba o minimalnom udjelu električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije čija se proizvodnja potiče (NN 33/07) 10. B&W Volund to supply biomass gasification plants in Italy http://pepei.pennnet.com/articles/article_display.cfm?article_id=336751, Power Engineering, August 2008 11. Biomass for power generation and CHP, IEA - Energy Technology Essentials, January 2007 12. Teir, S., Modern Boiler Types and Applications, Helsinki University of Technology Department of Mechanical Engineering, Energy Engineering and Environmental Protection Publications, Steam Boiler Technology eBook, Espoo 2002 13. http://www.volund.dk/technologies_products/biomass_energy_systems/combustion _grates/vibration_grate_hvb_water_cooled/illustrations_of_the_hvb_grate 14. StandardKessel, Company presentation, 2008 15. Wärtsilä, Biopower Solutions, 2006 16. Kinni, J., Solutions for bioenergy – Fluidized bed boilers, The Finnish-Estonian seminar on Biomass technology and total chain solutions, September 2005, http://www.greennetfinland.fi/en/clusters/energy/current-activities/biomass-seminar12-sep-2005.html 17. Teislev, B. Wood Chips Gasifier Combined Heat and Power http://media.godashboard.com/gti/IEA/WoodchipsGasifierCombinedheatandPower. pdf 18. Easterly, J., Kasarabada, A., Advanced Biopower Technology Assessment, Black & Veatch, January 2008, http://www.mass.gov/Eoeea/docs/doer/ renewables/biomass/bio-08-02-28-adv-biopower-assess.pdf 19. Obernberger, I., Biedermann, F., Combustion and Gasification of Solid Biomass for Heat and Power Production in Europe – State of the Art and Relevant Future Developments, BIOS 2005., http://www.bios-bioenergy.at/uploads/media/PaperObernberger-CHPOverview-2005-10-11.pdf 20. Gard, K.O., Biomass Based Small Scale Combined Heat and Power Technologies, Master Thess, Leulea University of Technology, 2008.

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

144

CTT

HBOR

21. Savola, T., Fogelholm, C.J., Increased power to heat ratio of small scale CHP plants using biomass fuels and natural gas, Energy Conversion and Management, Volume 47, Issues 18-19, November 2006, Pages 3105-3118 22. Jahn, A, Co-generationof Energy from Wood: A Case Study from a Large-Scale Wood-Based Bioenergy Plant (20 MWel/10 MWth) in Piesteritz 23. Fleischmann, C., Biomass Cogeneration with Spilling Steam „Motors“, www.spilling.de, 2006 24. www.turboden.it 25. Obernberger, I., Thek, G., Techno-economic evaluation of selected decentralised CHP applications based on biomass combustion in IEA partner countries, final report, IEA Bioenergy Agreement Task 32 project, March 2004.

26. Hulkkonen, S., CHP generation from biomass fuels, 5Eures International training, Joensuu, 14.6.2006 27. Klammer, G., Jenbacher gas engine: Experience with Special Gases, seminar GE Jenbacher, Zagreb, svibanj 2007 28. Schaub, M., Gemperle, H., 1.2 MWe Holzheizkraftwerk Stans mit Festbettvergassung, 11. Holzenergie-Symposium, 17. September 2008, ETH Zürich, http://www.holzenergie-symposium.ch/ 29. ENERCARB, Wood gas heat and power plants, http://www.schmittenertec.com/downloads/ENERCARB_flyer_eng.pdf 30. www.xylogas.com 31. www.eniteh.hr 32. Biomass Combined Heat and Power Catalog of Technologies, US EPA, September 2007 33. Schmid, M., Blockheizhraftwerk mit Heissluft turbine: Pilotanlage im Rümlang mit 450 KWt und 100 kWe, 11. Holzenergie-Symposium, 17. September 2010, ETH Zürich, http://www.holzenergie-symposium.ch/ 34. Beronja, M., Bioenergana i toplifikacija Fužina, CD zbornik prezentacija sa Savjetovanja "Toplifikacija naselja na obnovljive izvore energije" (Sisak - studeni 2008.

35. Hofbauer, H., „Technoökonomische Studie zur Biomasse-KWK“, Studie „Optimierte KWK-Systeme“, RENET Symposium, Güssing, 21. Mai 2008, http://www.qmheizwerke.at/documents/Nachlese/G%C3%BCssing2008/Praesentation21_2.pdf 36. Madlener, R., Vögtli, S., Diffusion of bioenergy in urban areas: A socio-economic analysis of the Swiss wood-fired cogeneration plant in Basel, Biomass and Bioenergy, Volume 32, Issue 9, September 2008, Pages 815-828 37. Obernberger, I., Thek, G., Basic information regarding decentralised biomass combustion in selected IEA countries, final report, IEA Bioenergy Agreement Task 32 project, February, 2004.

38. Obernberger, I., Economic evaluation of decentralised CHP applications based on biomass combustion and biomass gasification, CD Proceedings, Central European Biomass Conference, Graz, January 2008 39. Oertner, M., Jelčić, Z., Biomass CHP Plant Spin Valis RES d.o.o./ Pozega, Trening zaposlenika MINGORP-a i ostalih dionika, releel.minogorp.hr, Zagreb, studeni 2008 40. Plevnik, S., Popović, R., Primjena kogeneracijskog modula 1 MWe za toplifikaciju naselja, CD zbornik prezentacija sa Savjetovanja "Toplifikacija naselja na obnovljive izvore energije", Sisak - studeni 2008.

41. Caputo, A.C., Palumbo, M., Pelagagge, P., Scacchia F., Economics of biomass energy utilization in combustion and gasification plants: effects of logistic variables, Biomass and Bioenergy, Volume 28, Issue 1, January 2005, Pages 35-51 Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

145

CTT

HBOR

42. Recknagel, Sprenger, Hönmann. Taschenbuch fur Heinzug und Klimatechnik. R. Oldenburg Verlag, München, 2004.

43. Figurić, M., i dr., Nacionalna bilanca drvne sirovine s projektom burze piljene građe i elemenata, Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i vodnog gospodarstva RH 2005.

44. Wildbacher, N., Advantages and economical feasibility of combined heat and power production based on biomass with a special focus on ORC technology, http://www.bioenergy.by/images/feb/prez/99.pdf, 2006.

45. LIOR Biomass combustion CD ROM, 2004, http://www.liorint.com/biomass_home.htm 46. Sučić, Ž., Raspoloživi potencijal šumske biomase i kako ga iskoristiti, "Toplifikacija naselja na obnovljive izvore energije", savjetovanje, Sisak - studeni 2008.

47. Izračun specifičnog troška prijevoza za vučno vozilo DAF 95 s prikolicom, http://hgk.biznet.hr/hgk/fileovi/5875.doc 48. Figurić, M., i dr. Nacionalna bilanca drvne sirovine s projektom burze piljene građe i elemenata, Ministarstvo poljoprivrede i šumarstva, Zagreb, 2005., www.mps.hr/pdf/projekti/NACIONALNA_BILANCA_DRVNE_SIROVINE.DOC 49. Tomić, F., T. Krička, S. Matić, 2008: Raspoložive poljoprivredne i šumske površine za proizvodnju biogoriva u Hrvatskoj. Šumarski list 5-6, s.282 50. Kajba. D., Bogdan, S., Katičić, I., Selekcija klonova vrba za produkciju biomase u kratkim ophodnjama, Zbornik II. Međunarodnog skupa OIE u RH, Osijek, 27-29. V. 2007. 107-112 51. Stolarski, M., Szczukowski, S., Tworkowski, J., Klasa, A., Productivity of seven clones of willow coppice in annual and quadrennial cutting cycles, Biomass and Bioenergy, Volume 32, Issue 12, December 2008, Pages 1227-1234.

52. Stolarski, M., Willow short rotation coppice, Central European Biomass Conference, Graz, January 2008 53. Spinelli, R., Nati, C., Magagnotti, N., Using modified foragers to harvest shortrotation poplar plantations, Biomass and Bioenergy, Volume 33, Issue 5, May 2009, Pages 817-821 54. Kopp, R.F. , Abrahamson, L.P., White, E.H., Volk, T.A., Nowak, C.A., Fillhart, R.C., Willow biomass production during ten successive annual harvest, Biomass and Bioenergy 20 (2001), pp. 1–7.

55. Spinelli, R., Short Rotation Coppice (SRC) Production in Italy, Central European Biomass Conference, Graz, January 2008 56. Obernberger, I., Decentralised biomass combustion: state of the art and future development, Biomass and Bioenergy; Vol 14, No1. pp 33-56, 1998 57. Kolbitsch, A., Gegenüberstellung und Analyse von Biomassefeuerungen in Hinblick auf Bauart und Wirtschaflichkeit, Studie „Optimierte KWK-Systeme“, RENET Symposium, Güssing, 21. Mai 2008, 58. Ekološka zaštita, podloge za predavanje, FSB-Zagreb, 2005/2006, http://www.fsb.hr/NewsUpload/01_12_2005_4486_EZ_2.pdf 59. Nussbaumer, T, Holzfeuerungen: Grundlagen, Technik una Anwendung, http://www.lue.ethz.ch/education/Fowi/AK_WS_04_05/bioenergy_2.pdf 60. Frey, R., Grundlagen der Staubabscheidung, Einflus der Partikeleigenschaften, 9.

Holzenergie-Symposium , Luzern 2006., http://www.holzenergiesymposium.ch/download.html, 61. Nussbaumer, T. Biomass combustion in Europe, overview on technologies and regulations, Report prepared by Verenum Switzerland for New York State Energy Research and Development Authority, April, 2008., www.nyserda.org Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

146

CTT

HBOR

62. Van Loo, S., Koppejan, J., The Handbook of Biomass Combustion and Cofiring, Earthscan, London 2008 63. Andreas Leutze, Design Specifics of High Efficiency Biomass Power Plants for fresh wood from forestry exemplified at the 23 MWe Biomass Power Plant Simmering / Vienna – Austria, 64. Obernberger, I., Decentralised biomass combustion: state of the art and future development, Biomass and Bioenergy; Vol 14, No1. pp 33-56, 1998 65. Obernberger, I., Ash related problems in biomass combustion plants, Inaugural lecture presented at Technische Universiteit Eindhoven on May 20, 2005 66. Labudović, B., Barbir F., Domac, J., Horvath, L., Hrastnik, B., Majdandžić, Lj., Risović, S., Obnovljivi izvori energije, Energetika marketing, Zagreb 2002 67. Nemestothy, K.P., Wood fuels: characteristics, standards, production technology, www.bioheat.info/pdf/kpn_wood_fuels_at.pdf

Darovnica: GEF/IBRD TF054973, Projekt: Obnovljivi izvori energije Kogeneracija na biomasu – primjeri najbolje prakse

147