Autor Wątek: Krajowy System Elektroenergetyczny - Ciepło odpadowe  (Przeczytany 1371 razy)

energetyczny

  • Administrator
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 519
    • Zobacz profil
    • www.timeko.pl
Krajowy System Elektroenergetyczny - Ciepło odpadowe
« dnia: Maj 21, 2014, 08:20:35 am »
Wykorzystanie ciepła odpadowego

Autor: dr inż. Henryk Majchrzak
("Czysta Energia" - nr 4/2014) Sprawność energetyczna procesu dostarczania energii elektrycznej do odbiorcy końcowego jest ważnym elementem optymalizacji kosztów w ramach funkcjonowania Krajowego Systemu Elektroenergetycznego.
Jednym z istotnych elementów potencjalnej obniżki generowanych strat przesyłowych są transformatory, których ilość oraz moc jednostkowa sprawia, że możliwości technicznego wykorzystania ciepła odpadowego, odprowadzanego do otoczenia poprzez zabudowane na transformatorach układy chłodzenia, warta jest analizy techniczno-ekonomicznej. Poszukując rozwiązań poprawiających efektywność energetyczną, PSE sprawdziło możliwość wykorzystania ciepła odpadowego do ogrzania pomieszczeń w budynkach stacyjnych.
W tym celu na południu Polski dokonano oceny 26 eksploatowanych stacji elektroenergetycznych i 49 transformatorów, według następujących kryteriów:
- zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania budynków,
- średni stopień obciążenia transformatorów,
- odległość budynków od transformatorów,
- możliwości techniczne zabudowy instalacji odzysku ciepła (m.in. stan techniczny jednostek, rodzaj zabudowanego układu chłodzenia, trwający okres gwarancji).

Pilotażowa instalacja
W wyniku szczegółowych analiz podjęto decyzję o wykonaniu pilotażowej instalacji odzysku ciepła z autotransformatora w SE 220/110 kV Łośnice, zlokalizowanej w Zawierciu. Parametry pracy jednostki są wystarczające do pokrycia zapotrzebowania na energię cieplną budynku nastawni o kubaturze 4550 m3 oraz dwóch budynków rozdzielni wnętrzowych 220 kV i 110 kV o kubaturze odpowiednio: 2525 m3 i 2191 m3.
Instalację uruchomiono w grudniu 2012 r. Źródłem ciepła jest autotransformator 230/120/15,75 kV o mocy 160 MVA, chłodzony układem z wymuszonym obiegiem oleju transformatorowego. W celu wykorzystania ciepła odpadowego z autotransformatora w układ chłodzenia został wbudowany dodatkowy wymiennik ciepła ciecz-ciecz (olej transformatorowy – olej transformatorowy) typ CHOW 250 o mocy cieplnej 250 kW – fot.
Ogrzany w wymienniku olej transformatorowy rurami preizolowanymi jest kierowany do wymiennika pośredniczącego typu ,,olej-glikol”, który zabudowano w szafie węzła
ciepłowniczego, umiejscowionej w pobliżu transformatora. Wymiennik pośredniczący olej-glikol stanowi już bezpośrednie źródło ciepła dla instalacji grzewczej (c.o.) budynków stacji. Odzyskane ciepło do budynków stacji jest rozprowadzane za pomocą rur preizolowanych typu PEX.
Do ogrzewania pomieszczeń rozdzielni o dużych kubaturach zastosowano nagrzewnice powietrza, wyposażone w wolnoobrotowe wentylatory z układem regulacji prędkości, natomiast w pozostałych pomieszczeniach zamontowano kaloryfery niskotemperaturowe z termozaworami. Dotychczasowe grzejniki elektryczne w pomieszczeniach są wykorzystywane jako ogrzewanie rezerwowe w okresach wyłączenia autotransformatora.
Za sterowanie pracą instalacji odzysku ciepła odpowiada osobny układ, który komunikuje się z zainstalowanym na transformatorze układem chłodzenia, aby zapewnić optymalne warunki pracy systemu grzewczego przy zachowaniu bezpiecznej pracy autotransformatora. W szafie sterowniczej instalacji zamontowano sterownik programowalny PLC, sterujący poszczególnymi elementami. Do sterownika trafiają wszystkie sygnały związane z pracą instalacji (temperatury mediów, temperatury w pomieszczeniach, praca armatury itp.).
Na podstawie pomiarów zużycia energii na potrzeby własne stwierdzono oszczędność energii finalnej w 2013 r., w porównaniu do 2012 r., na poziomie 119,2 MWh, co odpowiada 30,8 toe średniorocznej oszczędności energii pierwotnej, tj. wartości, o jaką można się ubiegać w organizowanym przez URE przetargu na tzw. białe certyfikaty.

Na wykresie(patrz link) przedstawiono różnice w ilości energii zużytej na potrzeby własne stacji w latach 2012 i 2013 na tle średniej temperatury w poszczególnych miesiącach 2013 r. Na tym samym rysunku zaprezentowano energię odzyskaną przez układ. Porównanie obu wielkości wskazuje na niższą wydajność układu w okresie styczeń-marzec 2013 r., wynikającą z konieczności dostrojenia jego parametrów w początkowych miesiącach funkcjonowania instalacji odzysku ciepła, oraz na niższe zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania budynków z powodu wysokiej temperatury otoczenia w miesiącach listopad-grudzień 2013 r. (średnia 11°C).
Jednocześnie obrazuje to istniejącą rezerwę mocy cieplnej w zastosowanym rozwiązaniu.
miesięczny pobór energii elektrycznej w 2013 r. w stosunku do 2012 r. (różnica = 2012-2013)
miesięczna ilość energii cieplnej odzyskanej na potrzeby ogrzewania budynków
średnia temperatura w poszczególnych miesiącach 2013 r.

Konkluzje
Z analizy efektywności ekonomicznej zadania wynika, że inwestycja jest ekonomicznie uzasadniona. Analiza opłacalności dla kolejnych instalacji daje uśrednione wyniki w postaci 10-12-letniego okresu zwrotu inwestycji. Oszczędności energii elektrycznej na potrzeby własne stacji wynikają nie tylko z zastąpienia ogrzewania elektrycznego ogrzewaniem wskutek odzysku ciepła, ale również z ograniczenia pracy energochłonnych wentylatorów w chłodnicach oraz pomp obiegu oleju w układzie chłodzenia autotransformatora.
Uzyskane parametry techniczne potwierdzają efektywność działania układu oraz prawidłowość założeń przyjętych w analizie wykonalności zadania. Oszczędności energii pierwotnej na poziomie ok. 30,8 toe są większe od wymaganego ustawowo minimum 10 toe. Możliwy jest zatem udział w przetargu na białe certyfikaty, a korzyść z ich sprzedaży, uwzględniona w analizie, jest czynnikiem zwiększającym efektywność ekonomiczną zadania.
Doświadczenia zdobyte podczas realizacji programu pilotażowego wykorzystano w PSE jako podstawę do dalszej szczegółowej analizy wszystkich pracujących transformatorów. W ramach planowanych zadań termomodernizacji obiektów stacyjnych zostanie uwzględniona instalacja odzysku ciepła jako alternatywna w stosunku do dotychczas przyjętych rozwiązań. Kolejnym krokiem będzie sprawdzenie możliwości współpracy

źródło: http://www.cire.pl/pokaz-pdf-%252Fpliki%252F2%252Fmajchrzak04czen.pdf
Oszczędzaj Energię!