:HVRï\FK ¥ZLÈW W NUMERZE: I 'ODF]HJR PXVLP\ SRSUDZLDÉ HIHNW\ZQRĜÉ HQHUJHW\F]QÇ" I 3RG]LDă U\]\ND Z NRQWUDNWDFK QD GRVWDZ\ ]HVSRăµZ SRPSRZ\FK I .DWDORJ XV]F]HOQLHą
ANALIZA PRACY 3203< Ä&#x203A;&,(.2:(- > 30
USZCZELNIENIA 7(&+1,&=1( > 60
8.Ä&#x201A;$'< +<'5$8/,&=1( :<62.,&+ /27Â&#x2022;:
> 70
! "
#
SPIS TREŚCI
Z ŻYCIA BRANŻY 26 I Podział ryzyka w kontraktach na dostawy zespołów pompowych Grzegorz Pakuła
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA fot. 123rf
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA 10 I Dlaczego musimy poprawiać efektywność energetyczną? Refleksje po XXVI Kongresie Użytkowników Pomp Waldemar Jędral 16 I Technika cyfrowa w energooszczędnej eksploatacji pomp i ujęć głębinowych cz. 2 Systemowa obserwacja zmian jakości technicznej studni i wpływ tych zmian na zużycie energii na ujęciu Marian Strączyński 20 I Pomiary wydajności pomp cyrkulacyjnych IMOS – przegląd metod i ocena zasadności monitoringu pracy Tomasz Słupik
DLACZEGO MUSIMY POPRAWIAĆ EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNĄ? Waldemar Jędral
10 E K S P L O ATA C J A
ANALIZY 30 I Analiza pracy pompy ściekowej pod kątem zużycia elementów hydraulicznych Przemysław Szulc, Oleksandr Moloshnyi, Grzegorz Moliński
40 MODERNIZACJA POMP WODY CHŁODZĄCEJ W ELEKTROWNI POŁANIEC Grzegorz Pakuła, Tomasz Synowiec CIEKAWOSTKA Fot.: 123rf
E K S P L O ATA C J A 40 I Modernizacja pomp wody chłodzącej w Elektrowni Połaniec Grzegorz Pakuła, Tomasz Synowiec 44 I Prognozowanie sprawności pomp wirowych odśrodkowych Jerzy Rokita 52 I Modernizacja zespołu sprężarek w Elektrowni Bełchatów Andrzej Błaszczyk, Mariusz Nawrocki, Andrzej Werner, Dariusz Woźniak, Maciej Olędzki, Władysław Kryłłowicz K ATA L O G U S Z C Z E L N I E Ń 60 I Uszczelnienia techniczne Jerzy Bochnia 63 I Katalog uszczelnień WSPOMNIENIE 68 I Ambasador polskich pomp, wspomnienie Tadeusza Tyzenhauza CIEKAWOSTKA 70 I Układy hydrauliczne wysokich lotów Maciej Cholewiński FELIETON 74 I Jeszcze o twórcach techniki pompowej Piotr Świtalski
UKŁADY HYDRAULICZNE WYSOKICH LOTÓW Maciej Cholewiński
70 Pompy Pompownie 2/2020 3
OD REDAKCJI
Sabina Szewczyk-Wajda redaktor wydania tel. 32 415 97 74 wew. 45 tel. kom. 602 116 313 e-mail: sabina.wajda@e-bmp.pl
Zmiana, niepewność i tozależyzm R
ok w rok Wydawnictwo Naukowe PWN organizuje konkurs na młodzieżowe słowo roku. Ma on wyłonić najpopularniejsze wśród młodych ludzi wyrażenie. I tak w zeszłych latach królowały: dzban, sztos czy atencja. W tym roku – pierwszy raz w historii – kapituła nie wybrała zwycięzcy, ponieważ – jak podano: konkurs stał się areną walki na słowa. Życie napisało inny scenariusz i mimo że słowa roku brak, to większość z nas zapamięta go hasłami: pandemia, zmiana, niepewność, lockdown, dystans, koronawirus, dywersydikacja, czy adaptacja.
P
amiętam jak w zeszłym roku z ekranu telewizora migały pierwsze relacje z Wuhan. Nikt nie spodziewał się wówczas, że wirus dotrze i do nas, ba – rozsieje się po całym świecie, wpływając na życie miliardów ludzi. Nastał niełatwy czas perturbacji w życiu prywatnym i zawodowym każdego z nas. Ograniczenie kontaktów, spowolnienie wielu dziedzin życia i całej gospodarki, zmiany w organizacji pracy (w tym praca zdalna), zapewnienie środków bezpieczeństwa i reżimu sanitarnego, wzmożone absencje pracowników, przepisy zmieniające się z dnia na dzień… Można by długo tak wymieniać.
4 Pompy Pompownie 2/2020
Z
miana to jedyna stała tego roku. Jak zapamięta go branża pompowa? Może poprzez XXVI Kongres Użytkowników Pomp, który – mimo sytuacji pandemicznej – odbył się w Płocku; niezmienne publikowanie w „Pompach Pompowniach„ artykułów dotyczących efektywności energetycznej, o czym i tym razem pisze prof. Waldemar Jędral (s. 10); a także poprzez odejście ambasadora polskich pomp (jak wspominają go znajomi): Tadeusza Tyzenhauza.
P
owrócę jeszcze na koniec do słowa roku. Mimo że jury nie zdecydowało się go wybrać, wyróżniło wyrażenie: tozależyzm, czyli ideę mówiącą o tym, że nic nie jest takie, jakie się wydaje. Założenie, że świat nie jest czarno-biały, a każdy ma inną jego wizję, swoje spostrzeżenia i racje. Więc na zapytanie o to, jaki był ten rok, warto odpowiedzieć – to zależy i zrobić swoje własne podsumowanie i analizę.
Wydawca: BMP spółka z ograniczoną odpowiedzialnością spółka komandytowa
KRS: 0000406244, REGON: 242 812 437 NIP: 639-20-03-478 ul. Morcinka 35 47-400 Racibórz tel./fax 32 415 97 74 tel.: 32 415 29 21, 32 415 97 93 e-mail: pompy@e-bmp.pl www.kierunekpompy.pl
BMP to firma od 25 lat integrująca środowiska branżowe, proponująca nowe formy budowania porozumienia, integrator i moderator kontaktów biznesowych, wymiany wiedzy i doświadczeń. To organizator branżowych spotkań i wydarzeń – znanych i cenionych ogólnopolskich konferencji branżowych, wydawca profesjonalnych magazynów i portali. Rada Programowa: dr inż. Piotr Świtalski, Ekspert techniki pompowej Jan Bagieński, prof. em., Politechnika Poznańska prof. dr hab. inż. Andrzej Błaszczyk prof. dr hab. inż. Marek Gawliński, Politechnika Wrocławska prof. dr hab. inż. Waldemar Jędral, Politechnika Warszawska dr inż. Grzegorz Pakuła, Stowarzyszenie Producentów Pomp prof. zw. dr inż. Janusz Plutecki, Politechnika Wrocławska dr inż. Marek Skowroński, Politechnika Wrocławska dr inż. Przemysław Szulc, Politechnika Wrocławska Prezes zarządu BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k. Adam Grzeszczuk Redaktor Naczelny: Przemysław Płonka Redaktor wydania: Sabina Szewczyk-Wajda Redakcja techniczna: Jerzy Oślizły Dyrektor działu handlowego Mateusz Grzeszczuk Prenumerata, kolportaż: Aneta Jaroszewicz
Prenumerata krajowa: Zamówienia na prenumeratę instytucjonalną przyjmuje firma Kolporter Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. Informacje pod numerem infolinii 0801 40 40 44 lub na stronie internetowej http://dp.kolporter.com.pl/ Cena 1 egzemplarza – 25,00 zł (w tym 8% vat) ISSN: 1231-5842 Wpłaty kierować należy na konto: Bank Spółdzielczy w Raciborzu 40 8475 0006 2001 0014 6825 0001 Wykorzystywanie materiałów i publikowanie reklam opracowanych przez wydawcę wyłącznie za zgodą redakcji. Redakcja zastrzega sobie prawo do opracowywania nadesłanych tekstów oraz dokonywania ich skrótów, możliwości zmiany tytułów, wyróżnień i podkreśleń w tekstach. Artykułów niezamówionych redakcja nie zwraca. Redakcja nie odpowiada za treść reklam. Niniejsze wydanie jest wersją pierwotną czasopisma Fot. na okładce: 123rf Druk: FISCHER Poligrafia
W OBIEKTYWIE
KONGRES W CZASACH PANDEMII XXVI Kongres Użytkowników Pomp odbył się 1-2 października w Płocku. W wydarzeniu, organizowanym wg obowiązujących wytycznych sanitarnych, brało udział ponad 100 uczestników. Gospodarzem Honorowym wydarzenia była grupa PKN ORLEN S.A. W ramach Kongresu odbyła się wycieczka do przepompowni Wodociągów Płockich (na zdjęciu) fot. BMP
Pompy Pompownie 2/2020 5
Z P O R T A L U K I E R U N E K P O M P Y. P L
RAPORT: W ZWIĄZKU Z PANDEMIĄ KORONAWIRUSA PRAWIE POŁOWA PRACODAWCÓW SPODZIEWA SIĘ WSTRZYMANIA INWESTYCJI, A CO CZWARTY PRACOWNIK – REDUKCJI WYNAGRODZEŃ Dane z najnowszego raportu Koalicji Bezpieczni w Pracy „Bezpieczeństwo pracy w Polsce 2020. Wpływ pandemii koronawirusa na polski rynek pracy” pokazują, że pracodawcy szybko zareagowali na bieżącą sytuację epidemiczną i wprowadzili szereg rozwiązań sanitarnych, zanim weszły w życie odpowiednie regulacje. Na rynku pracy panuje przekonanie, że część z rozwiązań pozostanie w firmach na dłużej, ale perspektywy ekonomiczne są pesymistyczne.
Pandemia koronawirusa, która do Polski dotarła w marcu 2020 roku, naruszyła dotychczasowy model organizacji pracy. Nastąpiła radykalna zmiana podejścia do kwestii bezpieczeństwa, a w szczególności do higieny pracy. – Jednym ze skutków rozprzestrzeniania się wirusa COVID-19 jest spowolnienie gospodarcze i negatywny wpływ na kondycję finansową polskich firm. Jednak kryzys ten sięga dużo głębiej niźli kwestie finansowe – dotyka zmian w postrzeganiu bhp, organizacji pracy, optymalizacji kosztów działania, gotowości do zmian i reorganizacji w firmie. Stanowi wyzwanie nie tylko z punktu widzenia zdrowia fizycznego, ale również i psychicznego pracowników. Pandemia w sposób rewolucyjny wpłynie na długofalową strategię biznesową polskich firm. Na niespotykaną dotychczas skalę wdrożyły one zmiany organizacyjne, takie jak praca zdalna czy praca zmianowa. Pojawiły się obostrzenia sanitarne, których nigdy dotąd nie stosowano tak powszechnie – mówi Anna Jabłońska, dyrektor zarządzająca w CWS, przewodnicząca Koalicji Bezpieczni w Pracy. Źródło: informacja prasowa, Fot. 123rf.com/ zd. ilustracyjne
6 Pompy Pompownie 2/2020
ROZMAITOŚCI
242
MW
posiadają obecnie bloki w Elektrowni Połaniec, które w ciągu ostatnich lat przeszły gruntowne modernizacje
Dobrej jakości pompy, dobrze zaprojektowane i wykonane instalacje oraz poprawna eksploatacja – to sposoby powiększenia efektywności energetycznej pompowania. Sposoby te powinny być powszechnie stosowane, ze względu na duży udział pomp w zużyciu energii. – prof. dr hab. inż. Waldemar Jędral, s. 10
XXVI KONGRES UŻYTKOWNIKÓW POMP Przedstawiciele przemysłu pompowego, producenci rozwiązań i dostawcy usług dla szeroko rozumianej branży pompowej, a także naukowcy, obradowali 1 października w Płocku, gdzie odbyła się XXVI edycja Kongresu Użytkowników Pomp. 2 października uczestnicy wzięli udział w wycieczce do przepompowni Wodociągów Płockich. Gospodarzem Honorowym wydarzenia była grupa PKN ORLEN S.A. To było szczególne sympozjum, sympozjum w czasie pandemii koronawirusa SARS-CoV-2. Konferencję otworzył Przemysław Płonka, redaktor naczelny BMP. – W dobie zmieniającego się klimatu coraz głośniej i częściej mówi się o racjonalnym podejściu do wykorzystania nie tylko wody, lecz i innych zasobów, w tym energii. Nic więc dziwnego, że w programie tegorocznego Kongresu Użytkowników Pomp, temat efektywności energetycznej jest tym dominującym – pojawi się m.in. w inaugurującym referacie oraz w kończącej dzień obrad debacie – mówił. Z powodu pandemii zostały zachowane wszystkie kwestie bezpieczeństwa zgodnie z zaostrzonymi wymogami sanitarnymi.
OŁOWIANKA BĘDZIE MODERNIZOWANA Przepompownię ścieków Ołowianka czeka kompleksowa przebudowa. Odpowiedzialny za realizację inwestycji GIWK podpisał 4 listopada umowę z wykonawcą dokumentacji projektowej przedsięwzięcia. Jeśli wszystko uda się przeprowadzić zgodnie z planem, roboty budowlane rozpoczną się w 2023 roku, a zakończą w 2025 r. Wartość inwestycji szacowana jest na ponad 21 mln zł. Źródło.: www.gdansk.pl
Z P O R T A L U K I E R U N E K P O M P Y. P L
GRUNDFOS POWOŁUJE POULA DUE JENSENA NA NOWEGO PREZESA ZARZĄDU Rada Dyrektorów Grupy Grundfos powołała dotychczasowego wiceprezesa Poula Due Jensena na stanowisko prezesa zarządu (CEO) grupy Grundfos.
– Praca prezesa zarządu Grundfos jest jednym z najbardziej ekscytujących zajęć – mówi Jens Moberg, prezes Rady Dyrektorów Grundfos. – Po wnikliwym procesie popartym wysokimi kwalifikacjami stało się jasne, że Poul jest właściwym wyborem. Poul był bezcenną częścią Grundfos od ostatniego przełomu wieków, a w roku 2015 wszedł w skład centralnego zarządu Grupy. Kluczowe znaczenie dla podjętej decyzji było światowe doświadczenie Poula, mocne wyniki, cechy przywódcze i wartości. Cieszymy się, że Poul zaakceptował stanowisko prezesa i widzimy w tym możliwość dalszego rozwoju i przyspieszenia w oparciu o znakomite rezultaty osiągnięte w ostatnich latach – mówi Jens Moberg. Poul Due Jensen zamierza dalej rozwijać globalne przywództwo Grundfos w dziedzinie rozwiązań wodnych i pompowych, przyczyniać się do rozwiązywania związanych z gospodarowaniem wodą i zmianami klimatycznymi problemów i do ulepszania życia ludzi we współpracy z partnerami firmy na całym świecie. Źródło i fot.: www.grundfos.com
KOLEJNA W TYM ROKU 3-POMPOWA TŁOCZNIA ŚCIEKÓW OPUSZCZA FABRYKĘ HYDRO-VACUUM S.A. Tym razem jest to TSA.3.25 z pompami FZB.5.21 55kW. Całkowita przepustowość tej tłoczni to 300 m3/h.
DŁUŻSZA ŻYWOTNOŚĆ POMPY WARMAN® MCR® Pompa Warman® MCR® gwarantuje dwukrotnie większą żywotność i pozwala zaoszczędzić kopalni złota Agnico Eagle Laronde 70.000 USD rocznie. Nowoczesna konstrukcja i doskonałe materiały eksploatacyjne zmniejszają o połowę roczne koszty pracy pompy w zastosowaniach o wysokiej ścieralności, skracając ogólny czas konserwacji o 40%.
Wyższość oryginalnych pomp i części Warman® została udowodniona w próbie porównującej wydajność pompy Warman® MCR® 250 z pompą Warman® AH® wyposażoną w nieoryginalne części zamienne w kopalni złota Agnico Eagle Mines LaRonde w Quebecu Kanada. Kopalnia wykorzystywała dwie pompy szlamowe Warman® AH® 12/10 do zarządzania opróżnianiem młyna SAG od czasu rozpoczęcia działalności w 1988 r. Chociaż pompy te były wówczas najnowszą technologią, bardzo gruboziarnista zawiesina powodowała zużywanie się pomp po zaledwie 1600 godzinach. Źródło i fot.: www.e-weirminerals.pl
INNOWACYJNY PROJEKT ANGA W RAMACH INICJATYWY EUREKA ANGA Uszczelnienia Mechaniczne Sp. z o.o. otrzymała wsparcie finansowe z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR), w ramach programu międzynarodowej sieci współpracy EUREKA, wspierającego przedsięwzięcia badawczo-rozwojowe. Projekt polega na wdrożeniu innowacyjnego uszczelnienia mechanicznego do systemów płuczkowych wykorzystywanych na platformach wiertniczych, dla przemysłu wydobycia ropy i gazu.
Zbiornik tłoczni wykonany ze stali kwasoodpornej 1.4301 z elektropolerowaniem, wyposażony w dwukanałowy separator ścieków. Pompy w wykonaniu „5210” z wewnętrznym układem chłodzenia, o stopniu ochrony IP68, co gwarantuje pracę obiektu nawet w przypadku całkowitego zalania.
W ramach projektu firma współpracuje z partnerem z Norwegii, a część badawcza będzie przeprowadzona we współpracy z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie. Obecnie projekt jest na etapie testowania prototypu uszczelnienia w ANGA. Projekt obejmuje także budowę specjalnego stanowiska badawczego. ANGA przygotowała wnioski aplikacyjne do NCBiR i Komisji EUREKA we współpracy z GAEU Consulting.
Źródło: Hydro-Vacuum S.A.
Źródło: www.anga.com.pl
8 Pompy Pompownie 2/2020
Z P O R T A L U K I E R U N E K P O M P Y. P L
75-LECIE GRUNDFOS
Fot. Grundfos
Firma Grundfos w tym roku obchodzi 75 lat swojego istnienia. – Od momentu założenia wielokrotnie się zmienialiśmy w celu zapewnienia firmie sukcesu. Teraz również podejmujemy ważne kroki, aby aktywnie wdrażać naszą Strategię 2025 i lepiej realizować cel, którym jest bycie pionierem oferującym nowe rozwiązania, odpowiadające na światowe wyzwania związane z niedoborem wody i zmieniającym się klimatem oraz połączonej z tym jakości życia ludzi – mówi Robert Dudzik, dyrektor generalny Grundfos Pompy Sp. z o.o.
ROBERT DUDZIK dyrektor generalny Grundfos Pompy Sp. z o.o.
Robert Dudzik: Potrzeby klientów ciągle się zmieniają. Reagując na trendy rynkowe, musimy nieustannie dążyć do tego, aby robić wszystko lepiej, szybciej i prościej. Jednocześnie wykorzystujemy nowe możliwości – otwierają się przed nami potężne narzędzia cyfrowe, inwestujemy w innowacje w celu wprowadzania nowych rozwiązań rynkowych. Grundfos jest w dobrej kondycji finansowej. W roku 2019 zarówno nasze wyniki finansowe i wskaźniki zadowolenia pracowników, jak i klientów, były rekordowo wysokie. Również w roku bieżącym, pomimo pandemii COVID-19, pozostają solidne. To daje nam mocną podstawę dla wprowadzenia zmian, które są zgodne z naszą strategią. Podejmujemy program globalnej transformacji – być może najbardziej znaczący w 75-letniej historii firmy (a także w 25-letniej historii Grundfos w Polsce), aby wzmocnić swoją pozycję jednej z wiodących światowych firm w dziedzinie technologii wodnych. Strategia Grundfos 2025 zakłada, że będziemy: • lepiej reagować na potrzeby klientów, • zwiększać transparentność naszych działań, • przyspieszać powstawanie innowacyjnych produktów i rozwiązań, • brać odpowiedzialność za pełną realizację projektów od początku do końca. W związku z tym tworzymy nową strukturę organizacyjną z myślą o klientach. Zamierzamy przeprojektować naszą strukturę i podstawowe działania wokół pięciu globalnych jednostek operacyjnych, zorientowanych na różne segmenty klientów: • Budownictwo Użyteczności Publicznej, • Budownictwo Mieszkaniowe, • Przemysł, • Gospodarka Wodno-Ściekowa • Serwis. Każda z tych jednostek umożliwi koncentrację na specyficznych potrzebach klientów danego segmentu. Wierzymy, że taka organizacja zapewnia lepsze i sprawniejsze działanie. Transformacja organizacyjna rozpocznie się 1 stycznia 2021 r.
Pompy Pompownie 2/2020 9
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA
DLACZEGO MUSIMY POPRAWIAĆ EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNĄ? Refleksje po XXVI Kongresie Użytkowników Pomp prof. dr hab. inż. Waldemar Jędral
Fot. 123rf
Politechnika Warszawska
1-2 października 2020 r. w Płocku odbył się XXVI Kongres Użytkowników Pomp poświęcony w całości różnym aspektom efektywności energetycznej użytkowania maszyn, urządzeń i instalacji, zwłaszcza pompowych. Niżej przedstawiono najważniejsze elementy referatu wprowadzającego [1], wybrane informacje z innych referatów, z debaty dotyczącej różnych kwestii praktycznych związanych z poprawą efektywności energetycznej procesów eksploatacyjnych oraz z artykułów zamieszczonych w numerze 1/2020 „Pomp Pompowni”.
10 Pompy Pompownie 2/2020
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA
Jak to bywało dawniej, zwłaszcza w Polsce? Problemami efektywności energetycznej zajmowali się od wielu dziesiątków lat producenci pomp, choć nie używali tego terminu – dążyli po prostu do podwyższania sprawności pomp, ze względów konkurencyjnych. Nieco mniejszą wagę przykładano do energochłonności pompowania, zwłaszcza w krajach realnego socjalizmu; tam najważniejsze było – „aby wszystko się kręciło” i szła produkcja, nieważne za jaką cenę. Sytuacja zaczęła się zmieniać, gdy coraz większe znaczenie zaczęły mieć koszty eksploatacyjne różnych instalacji, zwłaszcza zużycia energii elektrycznej (e.e.). Znaczenie efektywności energetycznej zaczęło mocno rosnąć w ostatnich latach – w konsekwencji zadekretowanej, zwłaszcza w UE, walki ze zmianami klimatycznymi. Jednym z priorytetów UE jest obecnie odejście od spalania paliw kopalnych, zwłaszcza węgla, oraz intensywne „zazielenianie” gospodarek.
Paliwa kopalne a ochrona klimatu Niezależnie od tego, czy CO2 wpływa na klimat, czy nie [2], [9], należy jednak ograniczać spalanie paliw kopalnych. Jest to konieczne zwłaszcza po to, aby zmniejszyć emisję towarzyszących spalaniu innych, naprawdę szkodliwych substancji: pyłów, popiołów, tlenków siarki i azotu, pierwiastków ciężkich, w tym także izotopów promieniotwórczych. Ponadto: • powoli wyczerpują się zasoby paliw, zwłaszcza łatwo dostępne i rosną koszty ich wydobycia, co będzie niebawem jednym z powodów znacznego wzrostu cen e.e., • niezbędne jest wydatne zmniejszenie emisji CO2, aby uniknąć dalszego wzrostu cen energii, spowodowanego mocno rosnącymi na aukcjach cenami uprawnień do emisji, • lepiej jest wykorzystywać paliwa jako surowce dla przemysłu, niż je po prostu spalać, • należy pozostawić następnym pokoleniom wystarczające zasoby wartościowych surowców, zamiast tylko zdegradowanego środowiska naturalnego. Trzeba więc eliminować najstarsze elektrownie z niskosprawnymi blokami 200 MW i mniejszymi, oraz modernizować przemysł ciężki. Powstaje jednak zasadnicze pytanie: czy można w Polsce, w przewidywalnej perspektywie czasowej, całkowicie wyeliminować węgiel, opierając produkcję e.e. tylko na odnawialnych źródłach energii (OZE)?
Duże OZE – farmy wiatrowe Postulat rozwoju dużych OZE jest już realizowany w Polsce poprzez budowę coraz większych farm wiatrowych na lądzie (on shore) i zaawansowane przygotowania do ich budowy na Bałtyku (off shore). Przewiduje się tam budowę farm o mocy 6 do 20 GW, przy potencjale sięgającym 35 GW [3] i produkcji e.e.
rzędu co najmniej 15 TWh rocznie. Pierwsza farma morska ma postać w 2025 r. Zaletą farm wiatrowych jest brak emisji szkodliwych zanieczyszczeń i CO2 oraz zerowe koszty paliwa podczas eksploatacji. Ale duże farmy wiatrowe mają też poważne wady: • współczynnik cf wykorzystania mocy zainstalowanej (tj. maksymalnej możliwej), z powodu małych średnich prędkości wiatru w Polsce (2,8 m/s w lecie oraz 3,8 m/s w zimie), wynosi zaledwie [3], [4]: na lądzie cf = 0,2…0,25, dla 2018 r. oszacowano ([2], na podstawie [5]) wartość cf = 0,206; na Bałtyku cf = 0,30-0,35 (0,40); wskutek tego, elektrowni węglowej o mocy 1000 MW odpowiada elektrownia wiatrowa o mocy zainstalowanej 3300 MW na lądzie i 2200 MW na Bałtyku, • powierzchnia zajęta przez farmy wiatrowe jest wielokrotnie większa niż w przypadku elektrowni jądrowych i węglowych; oszacowano [6], że gdyby wszystkie polskie elektrownie spalające paliwa kopalne zastąpić dużymi farmami wiatrowymi, to zajęłyby one powierzchnię co najmniej 1/5-1/4 powierzchni Polski, • duże (o mocy pojedynczej turbiny ≥ 1,5 MW) elektrownie wiatrowe mają bardzo znaczne rozmiary i wielką masę; energię wbudowaną, zużytą na wytworzenie, fundamentowanie i montaż takich zespołów można ocenić się na 5-6 krotność produkowanej przez nie e.e. w ciągu całego roku [2], [6], • elektrownie wiatrowe są awaryjne – odnotowano dotychczas stosunkowo dużo awarii, niekiedy bardzo poważnych oraz ofiary śmiertelne; mówi się także o zagrożeniach dla zdrowia ludzi i życia zwierząt, zwłaszcza ptaków, nietoperzy i owadów [7].
Elektrownie fotowoltaiczne Zalety elektrowni słonecznych to nie tylko brak emisji szkodliwych produktów spalania i emisji CO2 oraz kosztów paliwa; nie oddziałują one też ujemnie na ludzi i środowisko podczas eksploatacji. W warunkach polskich do produkcji e.e. na większą skalę nie nadają się jednak kolektory słoneczne (zbyt małe nasłonecznienie), za to można i warto je masowo stosować w małych instalacjach domowych do ciepłej wody użytkowej. Jedyną możliwość wytwarzania na większą skalę e.e. dają elektrownie zbudowane z paneli fotowoltaicznych. Elektrownie fotowoltaiczne (EPV) zajmują mniejsze powierzchnie niż wiatrowe, mają za to jeszcze niższy współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej, rzędu nawet tylko 0,1. Moc chwilowa osiągalna dla Polski to ok. 1000 W/m2, zaś moce średniodobowe wahają się od 20 W/m2 w pochmurny dzień w grudniu do 325 W/m2 w bezchmurny dzień w czerwcu; dochodzi do tego naturalna rozpiętość dobowa (0 – noc, max – dzień). Dlatego EPV wymagają
Pompy Pompownie 2/2020 11
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA
jeszcze skuteczniejszego magazynowania energii niż farmy wiatrowe.
Problem magazynowania energii Niezależnie od zbyt dużych powierzchni zajmowanych przez farmy wiatrowe i EPV, podstawowa jest kwestia magazynowania e.e. wytwarzanej przez nie w nadmiarze, zwłaszcza gdy mocno wieje, aby korzystać z niej gdy energii jest zbyt mało. Bardzo duży problem stanowią 4-5 dniowe okresy ciszy, kiedy stają elektrownie wiatrowe w całej Europie; zdarzają się one co najmniej 1-2 razy w roku [8]. Natomiast wówczas, gdy wieje bardzo silnie, produkcja e.e. może znacznie przekraczać zapotrzebowanie. Ze względu na nieprzewidywalną i niesterowalną pracę elektrowni wiatrowych oraz możliwe dłuższe przerwy ich pracy, konieczne jest budowanie magazynów energii i wspomagających elektrowni, najlepiej gazowych (zapewniających natychmiastowy rozruch). Jednak brak dotąd skutecznego sposobu magazynowania wielkich ilości e.e.; nie są to baterie elektryczne ani elektrownie pompowe, których rozładowanie trwa zwykle 4…6 godzin. Obecnie możliwe sposoby magazynowania energii są w warunkach polskich dalece niewystarczające i niezmiernie kosztowne. Oszacowano, że gdyby 20% ze 165 TWh e.e. w Polsce w 2018 r. wyprodukowały farmy wiatrowe, to cisza trwająca 100 godzin spowodowałaby brak w systemie ok. 377 GWh [6], podczas gdy elektrownie pompowe i zbiornikowe mogą zmagazynować tylko ok. 8 GWh. Brak pozostałych 98% zapotrzebowania spowodowałby wielkie zakłócenia funkcjonowania kraju. Elektrochemiczne zmagazynowanie brakującej ilości e.e. wymagałoby budowy magazynów zawierających ponad 4,4 mln akumulatorów litowo-jonowych Tesli (pojemność każdego to obecnie 85 kWh); zakładając, że cena 1 kWh w takim akumulatorze spadnie z aktualnych ok. 200 USD do 73 USD [8], koszt samych akumulatorów byłby rzędu 105…112 mld zł (zależnie od kursu dolara) [2]. Nawet brak wiatru tylko przez 10 godzin byłby bardzo kłopotliwy. Cisza trwająca w tym czasie w całej Europie skutkowałaby bowiem brakiem możliwości sprowadzenia e.e. z zewnątrz. Gdyby farmy wiatrowe produkowały jeszcze więcej, bo połowę całej ilości e.e. wytwarzanej w Polsce, taka przerwa byłaby prawdziwą katastrofą.
Warunek zrównoważonego rozwoju Jednym z warunków zrównoważonego rozwoju jest bezpieczeństwo energetyczne, tj. stan gospodarki umożliwiający pokrycie obecnego i perspektywicznego zapotrzebowania na energię i paliwa w sposób technicznie i ekonomicznie uzasadniony. Można je osiągnąć, chroniąc równocześnie środowisko przez wysokosprawne przetwarzanie i wysyłanie wszystkim odbiorcom dostatecznych ilości dobrej energii oraz jej efektywne wykorzystanie.
12 Pompy Pompownie 2/2020
System energetyczny powinien dostarczać e.e. nieprzerwanie, niezależnie od pory roku, pogody i niekorzystnych lub nieprzewidzianych wydarzeń. Będzie to znacznie łatwiejsze i tańsze, jeśli ograniczy się zapotrzebowanie na energię poprzez: • znacznie większe niż dotąd wykorzystanie potencjału efektywności energetycznej, • masowe stosowanie małych, rozproszonych odnawialnych źródeł energii (OZE), • ograniczenie do minimum marnotrawienia wielkich ilości energii. Racjonalne zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego Polski, bez degradowania środowiska naturalnego, jest bardzo trudne. Należy pamiętać, że duże aglomeracje miejskie, ważne okręgi przemysłowe, trakcja elektryczna, stacje ładowania samochodów elektrycznych oraz kluczowe obiekty użyteczności publicznej wymagają niezawodnych, stabilnych i sterowalnych źródeł energii. Podkreśla się, że w 2050 roku aż 80% ludzkości będzie żyło w wielkich aglomeracjach, które powinny korzystać z takich właśnie źródeł [6]. Co należy robić, aby polska gospodarka nie załamała się pod ciężarem szybko rosnących opłat (czytaj: kar) za ponadnormatywne emisje CO2?
Potencjał efektywności energetycznej Wciąż zbyt mało wykorzystywanym zasobem energii jest efektywność energetyczna gospodarowania ee, tj. wszelkich procesów produkcyjnych i eksploatacyjnych w całej gospodarce narodowej [1], [2], [9]. Ogólna jej definicja: ee = E/W, gdzie W jest ilością energii (wkładem) potrzebnej do uzyskania efektu użytkowego E, np. ilości wyprodukowanego cementu, ciepła, e.e. itp. Zasób ten jest często nazywany czwartym paliwem. Zużycie e.e. do wytworzenia 1 jednostki PKB w Polsce jest wciąż jeszcze 1,3 do 1,5 raza większe niż w rozwiniętych państwach UE, toteż krajowy potencjał efektywności energetycznej ocenia się na co najmniej 30 TWh rocznie. Oszczędność energii, uniknięcie emisji znacznych ilości CO2 (przez likwidację najstarszych elektrowni węglowych) i zmniejszenie kosztów e.e. dla użytkowników, to podstawowe korzyści ze zwiększenia efektywności energetycznej procesów produkcyjnych i eksploatacyjnych. Przewidywany wzrost zapotrzebowania na e.e. (rośnie ono w Polsce o ok. 1,5% rocznie) można zaspokoić albo budując nowe źródła energii, albo powiększając efektywność energetyczną gospodarowania poprzez racjonalne modernizacje. Dodatkowe zalety tego drugiego sposobu, w porównaniu z pierwszym, to [9]: • znacznie mniejsze koszty realizacji, nawet bardzo dużych modernizacji, • dużo krótszy okres zwrotu kosztów modernizacji niż kosztu budowy nowego źródła,
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA
•
uniknięcie kosztów związanych z zakupem terenów, budową infrastruktury (np. dróg dojazdowych), przyłączeniem do sieci (stacje transformatorów) itp., • eliminacja kosztów eksploatacyjnych (zatrudnienia, paliw, napraw i remontów itp.), • ograniczenie strat energii w sieciach przesyłowych przez zmniejszenie zużycia e.e., • obniżenie kosztów emisji CO2, • brak dodatkowej emisji do atmosfery szkodliwych produktów spalania. Z tych właśnie powodów należy znacznie bardziej intensywnie niż obecnie wykorzystywać istniejący, bardzo duży potencjał efektywności energetycznej, przez: • podwyższanie sprawności procesów wytwarzania e.e., • powszechnie realizowane modernizacje w energetyce, przemyśle i całej gospodarce, • intensyfikację finansowego wspierania modernizacji przez państwo, • masowo wykonywane termomodernizacje; energooszczędne oświetlenie oraz smart grids, smart buildings, smart cities, elektrownie wirtualne [10] i inne podobne działania niekonwencjonalne.
Efektywność energetyczna a ceny energii elektrycznej Od lat mówi się, że ceny e.e. będą rosły. Istotnie zaczęły i będą rosnąć za sprawą giełdowych cen pozwoleń na emisję CO2. Są dwa sposoby ograniczenia tego wzrostu: • mniej zużywać e.e. indywidualnie i zbiorowo, podnosząc efektywność energetyczną gospodarowania we wszystkich obszarach funkcjonowania społeczeństwa, • zmniejszyć marnotrawienie energii w skali regionalnej i globalnej (m.in. ograniczając produkcję wyrobów jednorazowego użytku, nienaprawialnych, złej jakości, jak również zbyt często wymienianych wskutek mody i natrętnej reklamy) [2]. Dotyczy to oczywiście także instalacji pompowych.
Przyczyny strat energii w instalacjach pompowych Głównymi przyczynami strat energii w układach pompowych są: • dławienie przepływu w źle zaprojektowanym hydraulicznie układzie, • źle dobrane parametry pracy pomp (zbyt duże Q i/lub H), • nieekonomiczny sposób regulacji wydajności pomp i/lub układów pompowych, • awarie pomp, o czym jednak mówi się zbyt mało dlatego, że trudno jest oszacować zużycie energii na usuwanie ich skutków i wielokrotnych nieraz napraw. Najczęstszymi przyczynami awarii i powodowanych przez nie strat są zaś:
•
wybór pomp o zbyt niskiej jakości (np. tanich pomp z mało znanych wytwórni), • źle dobrana wersja konstrukcyjna/materiałowa zespołu pompowego (np. silnik z niedostatecznym dla warunków pracy chłodzeniem i/lub o zbyt małej mocy, za duża znamionowa prędkość obrotowa, zatykanie się wirników pomp ściekowych, nieodporne na erozję kawitacyjną materiały wirników i innych elementów), • nierównomierny dopływ cieczy do pomp [11], • niewłaściwie zaplanowania i/lub prowadzona eksploatacja (np. zbyt niskie poziomy włączania/ wyłączania pomp ściekowych; przekraczanie zalecanego lub nawet dopuszczalnego zakresu ciągłej pracy pomp, niedostateczny monitoring), • nieodpowiednie zabezpieczenie przed skutkami uderzenia hydraulicznego. Dobrej jakości pompy, dobrze zaprojektowane i wykonane instalacje oraz poprawna eksploatacja – to sposoby powiększenia efektywności energetycznej pompowania. Sposoby te powinny być powszechnie stosowane, ze względu na duży udział pomp w zużyciu energii. Działania proefektywnościowe nie są jednak jeszcze standardem. Znane są przypadki odstąpienia od potencjalnie bardzo korzystnych modernizacji zespołów pompowych (np. w elektrociepłowniach), gdyż obliczeniowy okres zwrotu ich kosztów był rzędu 5-6 lat, nie zaś 1-2 lat, jak chcieliby decydenci. Tu przejawia się krótkowzroczność zarządów niektórych firm, preferujących szybkie zyski, nie patrząc natomiast perspektywicznie na ich rozwój. Nie stały się jeszcze normą audyty energetyczne w przedsiębiorstwach zużywających duże ilości energii, np. w różnych zakładach gospodarki komunalnej.
Poprawa efektywności energetycznej pompowania i nie tylko W wielu numerach „Pomp Pompowni” z ostatnich kilkunastu lat przedstawiono różne przykłady powiększenia efektywności energetycznej pompowania, uzyskanego w elektrowniach i elektrociepłowniach, ciepłowniach komunalnych, zakładach wodociągowych i kanalizacyjnych oraz w różnych zakładach przemysłowych. Poprzez poprawę doboru pomp, zmianę sposobu regulacji wydajności, racjonalizację eksploatacji i wiele drobnych niekiedy zabiegów i działań uzyskano w wielu przypadkach znaczące zmniejszenie zużycia energii. W poprzednim numerze „Pomp Pompowni” zamieszczono 5 artykułów dotyczących działań podjętych lub podejmowanych w celu poprawy efektywności energetycznej różnych instalacji pomp i sprężarek. Omówiono wykonaną modernizację dość dużej pompy śmigłowej do transportu saletry w instalacji chemicznej, uzyskując zwiększenie niezawodności pracy, a tym samym, pośrednio, zmniejszenie zużycia energii podczas jej eksploatacji [12]. Przedstawiono systemo-
Pompy Pompownie 2/2020 13
Fot. 123rf
EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA
METODA MAŁYCH KROKÓW Poprzez poprawę doboru pomp, zmianę sposobu regulacji wydajności, racjonalizację eksploatacji i wiele drobnych niekiedy zabiegów i działań, uzyskano w wielu przypadkach znaczące zmniejszenie zużycia energii
wą ocenę energochłonności wraz z diagnostyką i analizą niezawodności układu: pompa głębinowa – studnia, pozwalającą na uzyskanie znaczących oszczędności energii i kosztów [13]. Pokazano, że średniej wielkości pompownie kanalizacyjne pracują często ze średnią sprawnością rzędu kilkunastu i mniej procent; nowe koncepcje sterowania pracą pomp powinny umożliwić podwyższenie tych sprawności [14]. Opisano modernizację układu przepływowego dużej (silnik 1580 kW) sprężarki powietrza w elektrowni i zmiany w algorytmach jej sterowania, co pozwoliło na zmniejszenie zużycia energii o ponad 2500 MWh w ciągu roku [15]. Podsumowano dotychczasowe działania UE w zakresie energochłonności pompowania, konstatując, że ograniczają się do wymagania osiągania przez wytwórców małych pomp cyrkulacyjnych do c.o. i c.w.u. niskiego wskaźnika energochłonności EEI, zaś wysokiej wartości wskaźnika efektywności energetycznej MEI przez producentów większych pomp ogólnego przeznaczenia do wody; na razie nie opracowano zaleceń dotyczących energochłonności całego układu pompowego, które mogłyby prowadzić do znacznie większych oszczędności energii niż wymagania dotyczące tylko zespołów pompowych [16]. Powyższe zagadnienia zreferowano obszernie podczas XXVI KUP oraz podczas kończącej obrady debaty dotyczącej efektywności energetycznej. Zauważono (dr G. Pakuła), że o ile duże firmy podchodzą poważnie i często systemowo do problemu zmniejszania energochłonności pompowania, to znacznie gorzej jest w małych i mikroprzedsiębiorstwach. Wydaje się, że należałoby znacznie uatrakcyjnić zachęty skłaniające do odpowiednich działań, a powiększające oszczędności kosztów uzyskane ze zmniejszonego zużycia energii. *** 1. Zamiast walczyć ze zmianami klimatu, trzeba lepiej przeciwdziałać skutkom tych zmian, powiększać efektywność energetyczną ogółu procesów produkcyjnych i eksploatacyjnych oraz ograniczać gigantyczne ilości marnotrawionej energii.
14 Pompy Pompownie 2/2020
2. Znaczne efekty może przynieść powszechne stosowanie zasad energooszczędnej eksploatacji instalacji i obiektów pompowych, zużywających 20% całej ilości produkowanej rocznie w Polsce energii elektrycznej. Wiele sposobów większych i mniejszych modernizacji opisano szczegółowo w dostępnej literaturze, m.in. w „Pompach Pompowniach”. 3. Bezpieczeństwa energetycznego nie można zapewnić, budując wielkie farmy wiatrowe i elektrownie fotowoltaiczne, jeśli nie zostanie rozwiązany problem taniego magazynowania wielkich ilości energii elektrycznej. Będzie mu natomiast sprzyjać powszechne stosowanie małych, rozproszonych OZE przez szerokie rzesze użytkowników. 4. Bezpieczeństwa energetycznego nie zapewni się także samym tylko oszczędzaniem energii. Konieczne jest funkcjonowanie pewnej liczby dużych, wysokosprawnych elektrowni, w tym – jądrowych, pracujących stabilnie i niezawodnie bez względu na pogodę i porę roku.
Literatura [1] Jędral W.: O efektywności energetycznej w kontekście rosnącej histerii klimatycznej. XXVI Kongres Użytkowników Pomp, Płock, 1-2 października 2020 r. [2] Jędral W.: Zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego jako warunku zrównoważonego rozwoju Polski. Studia Ecologiae et Bioethicae, 2020, nr 2, s. 89-99. [3] Wiśniewski G. i in.: Morski wiatr kontra atom. Analiza porównawcza kosztów morskiej energetyki wiatrowej i energetyki jadrowej oraz ich potencjału tworzenia miejsc pracy. Warszawa, 2012, Greenpeace Polska i Fundacja im. Heinricha Bölla. [4] Powering Europe: Wind Energy and the Electricity Grid. 2010. A Report by the European Wind Energy Assotiation, Brussels, November 2010. [5] Pse.pl. 2018. Raport 2018 KSE. Zestawienie danych ilościowych dotyczących funkcjonowania KSE w 2018 r. Dostęp 06.05.2019. https://www.pse.pl/dane-systemowe/funkcjonowanie-rb/ raporty.... [6] Jędral W.: OZE i efektywność energetyczna w kontekście wyzwań dla wytwarzania energii elektrycznej w Polsce. Rynek Energii, 2019, nr 5, s. 3-8. [7] Strupczewski A., Koszuk Ł.: Ekonomiczne aspekty energetyki jądrowej. Energetyka Cieplna i Zawodowa, 2019, nr 5, s. 143-164. [8] Strupczewski A.: Czy magazynowanie energii wystarczy do zapewnienia ciągłości zasilania systemu elektroenergetycznego przy dużym udziale odnawialnych źródeł energii? Energetyka Cieplna i Zawodowa, 2019, nr 3, s. 76-84. [9] Jędral W. Efektywne energetycznie układy pompowe. Warszawa, 2018, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. [10] Bielecki S.: Magazyny energii i wirtualne elektrownie – rozwiązania na problemy niestabilnej generacji energii elektrycznej. Energetyka Wodna, 2017, nr 2, s. 18-23. [11] Jędral W.: Poprawne i niepoprawne doprowadzenie cieczy do pomp oraz jego skutki. Pompy Pompownie, 2019, nr 2, s. 38-43. [12] Błaszczyk A., Nawrocki M.: Modernizacja pompy w aspekcie zwiększenia jej niezawodności. Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 20-28. [13] Strączyński M.: Technika cyfrowa w energooszczędnej eksploatacji pomp i ujęć głębinowych. Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 63-67. [14] Bagieński J.: Uwagi dotyczące efektywności energetycznej pompowni kanalizacyjnych. Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 83-86. [15] Olędzki M., Błaszczyk A., Nawrocki M.: Modernizacja sprężarki 6RMY56 zabudowanej w Elektrowni Bełchatów. Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 53-61. [16] Pakuła G.: Redukcja energochłonności pomp według polityki Unii Europejskiej. Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 78-81.