ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

00000 п. 00000 00000 п. 00000 _{00000 п. 00000 00000 п. 00000}

00000 п. 00000

00000 н. 00000

00000 п. 00000

00000 п. 0000091196 00000 п. 0000091379 00000 п. 0000091427 00000 н. 0000091518 00000 п. 0000091640 00000 п. 0000091798 00000 п. 0000091846 00000 п. 0000091933 00000 п. 0000092020 00000 н. 0000092161 00000 п. 0000092209 00000 п. 0000092314 00000 п. 0000092413 00000 п. 0000092545 00000 п. 0000092593 00000 п. 0000092681 00000 п. 0000092779 00000 п. 0000092912 00000 п. 0000092960 00000 п. 0000093048 00000 п. 0000093135 00000 п. 0000093278 00000 п. 0000093326 00000 п. 0000093405 00000 п. 0000093500 00000 п. 0000093598 00000 п. 0000093646 00000 п. 0000093744 00000 п. 0000093791 00000 п. 0000093839 00000 п. 0000093887 00000 п. 0000093935 00000 п. 0000093983 00000 п. 0000094031 00000 п. 0000094129 00000 п. 0000094177 00000 п. 0000094277 00000 п. 0000094325 00000 п. 0000094373 00000 п. 0000094421 00000 п. 0000094469 00000 п. 0000094517 00000 п. 0000094649 00000 п. 0000094697 00000 п. 0000094799 00000 н. 0000094909 00000 п. 0000094957 00000 п. 0000095005 00000 п. 0000095053 00000 п. 0000095101 00000 п. 0000095206 00000 п. 0000095254 00000 п. 0000095351 00000 п. 0000095399 00000 п. 0000095447 00000 п. 0000095495 00000 п. 0000095592 00000 п. 0000095640 00000 п. 0000095688 00000 п. 0000095736 00000 п. 0000095841 00000 п. 0000095889 00000 п. 0000096003 00000 п. 0000096051 00000 п. 0000096099 00000 п. 0000096147 00000 п. 0000096263 00000 п. 0000096311 00000 п. 0000096468 00000 н. 0000096516 00000 п. 0000096658 00000 п. 0000096706 00000 п. 0000096813 00000 п. 0000096924 00000 п. 0000096972 00000 п. @ e \: & N) Πɤ 0pKw / 7

Стоимость владения и эксплуатации электростанций, работающих на отходах и биомассе

Claverton Energy Conference, 23/24/25 ^th Октябрь 2009 г.

Дэйв Эндрюс, DAEC

(Примечание — это общее примечание об одном производителе.Для более подробного и недавнего обзора подходящих производителей отправьте электронное письмо по адресу [email protected] )

Вот некоторые общие показатели по владению и эксплуатации передовой электростанции с поэтапным сжиганием, полученной от ведущего производителя, подходящей для биомассы, отходов и древесных отходов. Процесс имеет важное значение сгорания, но упоминается как газификации / сгорания, то есть материал, сначала обугленные на решетке, при заглушенном синтез-газ сжигают в отдельной камере огнеупорного смежно и низкого уровня.Обугленный затем сжигается на более поздней стадии, когда он спускается вниз. Это приводит к большему выгоранию топлива и снижению выбросов. Сгорание синтез-газа поддерживается внутри керамики, а специальные потоки газа предотвращают загрязнение газов и загрязнение керамики.

Это большая проблема для обычных заводов, поскольку огнеупоры необходимо заменять каждые несколько лет из-за воздействия хлора.

Банковское дело

Поскольку 3 из этих заводов уже построены, с высокими эксплуатационными расходами, они полностью окупаемы.Действительно, поставщик будет строить, финансировать, владеть и эксплуатировать подразделения, если того пожелают клиенты.

Модульность

Эти станции имеют модульную конструкцию, поэтому любой размер до 80 МВт может быть построен из 4 основных типоразмеров — это снижает затраты.

Затраты на строительство (все высокие бюджетные цифры) для электростанции мощностью 4,5 МВт

Гражданское строительство, включая все инженерные сети, газ, воду и канализацию, малую электроэнергию и освещение завершено на 3-4 миллиона фунтов стерлингов.

Электростанция

валовой мощностью около 4,5 МВт будет стоить около 12-13 миллионов в зависимости от окончательного проекта, а также технических и товарных затрат на момент заказа.

Таким образом, установка «под ключ» может стоить 15–17 миллионов фунтов стерлингов.

Стоимость капитала

Если мы амортизируем 17 миллионов в течение 15 лет, то затраты, которые будут выплачиваться по ставке 7% годовых, составят 2,32 миллиона фунтов стерлингов ежегодно.

Уровни укомплектованности

Всего потребуется шесть человек для эксплуатации завода при ежегодных затратах 200 000 фунтов стерлингов, и весь этот персонал сможет обслуживать основные потребности в техническом обслуживании установки с помощью время от времени приглашаемых специалистов.

Запчасти и прочие расходные материалы

Для всех необходимых запасных частей и требуемых дозирующих агентов, а также всех других требований к затратам на эксплуатацию электростанции используйте высокий бюджет в размере 500 000 фунтов стерлингов в год.

Итого текущие расходы

Таким образом, общая стоимость эксплуатации и закупок составит 3,02 миллиона фунтов стерлингов в год.

Чистая мощность составит около 4 МВт в зависимости от окончательных спецификаций.

Выручка

Это будет приносить 4 807 269 фунтов стерлингов дохода в год в соответствии с новым льготным тарифом или льготным тарифом.

Стоимость топлива и возврат

Расход топлива для 30% влажных древесных отходов бумаги и картона будет составлять 5-6 тонн в час или 45 000 тонн в год.Если мы предположим, что это будет нулевой выигрыш с нулевыми затратами, предположим отсутствие платы за шлюз, тогда это будет очень надежным запасом прочности, т.е.

То есть чистая прибыль в размере 1 787 269 фунтов стерлингов как наиболее вероятный сценарий худшего случая.

Совместные предприятия, создание собственных предприятий и т. Д.

Производители заинтересованы в частичном или полном владении заводами в качестве партнера по проекту, если это интересно заказчику. Установки вышеуказанного типа будут иметь привязку к производительности, чтобы дать абсолютную уверенность в максимальных непрерывных рейтингах.

Общие показатели производительности и затрат

Девственная древесина обычно дешевле в строительстве и имеет более высокую эффективность, чем отходы сжигания растений или загрязненная древесина.

Разумными являются следующие цифры бюджета:

Топливо	Древесные отходы, переработанная загрязненная древесина, картон и т. Д.			Лесная древесина
Выходная мощность	2 МВт	20 МВт (2 x 10 МВт)	80 МВт (4 x 20 МВт)	2 МВт	20 МВт (2 x 10 МВт)	80 МВт (4 x 20 МВт)
£ / МВт	4000	3500	3000	3500	3000	2500
КПД%	20	21	22	23	25	27

Примечание — приведенные выше цифры являются предварительными, но достаточно близкими — они будут окончательно определены в течение следующих двух недель. DA — 31 октября 2009 г. (это черновик)

Директива по отходам — ​​WID

Все установки по сжиганию отходов должны соответствовать Директиве по соответствию отходам — ​​обычно соответствующие установки имеют половину ограничения WID.

Высота зданий

Типичные наиболее традиционные установки для ступенчатого сжигания, как правило, имеют очень высокие здания из-за необходимости длительного времени пребывания, требуемого WID, и дымоходов для рассеивания.Передовые методы сжигания, используемые здесь, в силу того, что они расположены горизонтально, а не вверх, могут быть ограничены до 14 м в высоту, что является значительным преимуществом для разрешения на планирование.

Топливо — способность работать с широким спектром видов топлива и загрязняющих веществ.

Установки такого типа могут работать с чем угодно, от первичной древесины до сильно загрязненных древесных отходов, то есть содержащих пластмассы и металлы с содержанием влаги до 30% и даже 40% заполнителя / кирпича.Отчасти это связано с возможностью рециркуляции горячего воздуха, но используются и другие передовые методы.

Дополнительная информация: dave dot andrews at символ gmail dot com

Технические цели Министерства энергетики по производству водорода путем газификации биомассы

В этих таблицах перечислены технические цели Министерства энергетики США (DOE) и приведены примеры затрат на производство водорода в результате газификации биомассы.

Дополнительную информацию о задачах можно найти в разделе «Производство водорода» Многолетнего плана исследований, разработок и демонстраций Управления технологий топливных элементов.

Технические цели: Газификация биомассы / пиролиз Производство водорода ^{a, b}

Характеристики	Ед. g
Нормированная стоимость водорода ч (затвор завода)	$ / кг	2,20	2,10	2,00
Общие капитальные вложения млн b, i	180	180	170
Энергоэффективность j	%	46	46	48

Газификация биомассы h3A Пример расходов на участие ^{a, b Характеристики Единицы 2011 Статус c 2015 90 328 2020 d Вклад в капитальные затраты $ / кг 0.60 0.60 0.60 Вклад в себестоимость сырья $ / кг 1.00 1.00 0.90 Вклад в фиксированные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание 9018 9034 9018 9034 9018 9018 9018 9018 9018 Вклад в прочие переменные затраты долл. США / кг 0,40 0,30 0,30 Общая приведенная стоимость водорода (затвор завода) долл. США / кг 2.20 2,10 2,00}

^a Эти затраты основаны на моделировании затрат на производство водорода с использованием модели центрального производства h3A 3.0. Результаты задокументированы в тематических исследованиях «Текущее и будущее» h3A v3 для центрального производства водорода с помощью газификации биомассы.
^b Модель центрального производства h3A 3.0 использовалась со стандартными экономическими предположениями: все значения указаны в долларах 2007 года, уровень инфляции 1,9%, возврат инвестиций после уплаты налогов 10%, финансирование акционерного капитала 100%, прямая амортизация MACRS за 20 лет , 40-летний период анализа и 38. Общая налоговая ставка 9%, коэффициент использования мощности 90% и оборотный капитал 15%. Давление водорода на затворе завода составляет 300 фунтов на квадратный дюйм. Номинальная мощность переработки составляет 2 070 и 2 000 метрических тонн сухой биомассы в день в текущем и 2020 году соответственно. Удельная проектная мощность по водороду составляет 155 метрических тонн в сутки для обоих случаев. В текущем случае год запуска — 2010 год, а в случае 2020 — год запуска — 2020. Все затраты на сырье и коммунальные услуги основаны на их прогнозируемых затратах в течение 40-летнего срока службы установки в соответствии с подходом, используемым для определения общих затрат на поставленный водород. цель <4 долл. США за 1 млрд. долл. США.Стоимость сырья биомассы меняется со временем и составляет 75 долларов за короткую сухую тонну в 2010 году и 63 доллара за короткую сухую тонну в 2017 году и в последующие годы. Это согласуется с оценкой EERE Bioenergy Technologies Office на 2012 год для древесной биомассы. Затраты на коммунальные услуги основаны на справочном прогнозе AEO Управления энергетической информации США на 2009 год в соответствии со стандартной методологией h3A.
^c Текущий статус основан на текущем сценарии производства водорода h3A v3 посредством газификации биомассы. Фактически ни у кого не было интегрированного процесса газификации биомассы, разработанного специально для производства водорода в любом масштабе.Анализ h3A основан на экспериментальных результатах газификации биомассы для выработки электроэнергии в сочетании с доступной информацией из аналогичных процессов для других компонентов. Параметры производительности (например, эффективность) связаны между собой по отдельным операциям единицы, поскольку интегрированные данные о производительности недоступны. Год ввода в эксплуатацию — 2010.
^d Независимая группа экспертов пришла к выводу, что текущий статус первого в своем роде завода составляет 5,40 долл. США / кг (2009 долл. США), исходя из номинальной мощности 500 коротких сухих тонн в день с общие капитальные вложения в размере 214 000 000 долларов США (2009 год).Они использовали другую методологию оценки капитальных затрат, нежели этот анализ, а также другие затраты на сырье (60 долларов за короткую сухую тонну). Просмотрите их отчет о результатах.
^e Цели на 2015 год являются промежуточными между текущим статусом и целями на 2020 год. В данном случае использовались капитальные затраты, выход биомассы и потребность в природном газе, годом запуска был установлен 2015 год, а все остальные факторы были установлены такими же, как и в целевом случае на 2020 год.
^f Целевые показатели на 2020 год основаны на капитальных затратах и ​​показателях эффективности (энергоэффективности), необходимых для достижения производственной части целевого показателя общих затрат на производство поставленного водорода в размере <4 долларов США за 1 куб.00 / gge. Год запуска установлен на 2025 год. Сокращение капитальных затрат основано на разработке системы газификации с внутренним риформингом, которая производит водород, что делает ненужной автономную систему риформинга гудрона. Капитальные улучшения относятся к анализу чувствительности проекта h3A «Будущее газификации биомассы» (технологическая готовность к 2020 г., запуск к 2025 г.).
^г Независимая экспертная комиссия спрогнозировала нормированную стоимость в 2,80 доллара США / кг для n-го завода, исходя из номинальной мощности 2000 сухих тонн в день с общими капиталовложениями в размере 344 000 000 долларов (2009 долларов США).Они использовали другую методологию оценки капитальных затрат, чем этот анализ, и другие затраты на сырье (80 долларов за тонну сухого вещества).
^h Модель центрального производства h3A 3.0 использовалась для получения этих значений при общем инвестированном капитале и энергоэффективности процесса, указанном в таблице. См. Запись № 14005 для получения более подробной информации.
ⁱ Во всех случаях предполагается замещение капитала из расчета 0,5% в год от общих амортизируемых капитальных вложений.
^j Энергоэффективность определяется как энергия производимого водорода (на основе LHV), деленная на сумму энергии исходного сырья (LHV) и всей остальной энергии, используемой в процессе.

Газификация с хранением CO2 снижает затраты на стратегию нулевого выброса углерода в ЕС на 40%

Газификация с хранением CO2 снижает затраты на стратегию нулевого выброса углерода в ЕС на 40%

Энергетический переход к полной декарбонизации экономики ЕС к 2050 году будет ощущаться экономически во всех государствах-членах. Наглядным примером этого является то, что еще до начала этого перехода объявление зеленого налога на топливо во Франции уже вызвало волну протеста со стороны движения желтых жилетов.Ясно, что важно декарбонизировать экономику ЕС с минимальными затратами. Эти затраты можно существенно снизить за счет производства водорода путем газификации биомассы и угля в сочетании с улавливанием и хранением CO ₂ .

Переходные модели

Текущая модель переходного периода в Европе сосредоточена в первую очередь на стимулировании использования энергии ветра. Неустойчивое снабжение ветровой энергией влечет за собой дополнительные расходы из-за дополнительных инвестиций в пропускную способность сети и резервное питание при отсутствии ветра.С другой стороны, излишки ветряных турбин можно использовать вне пикового потребления электроэнергии, когда бывает ветрено, для производства водорода «свободным» ветром без выбросов углерода.

Рисунок 1 Водород от газификации CO ₂ улавливание и хранение

В то время как Европейская комиссия заявила, что водород полезен для перехода к энергии в нескольких транспортных приложениях (EC 2018), счет за климат можно дополнительно сократить за счет крупномасштабного использования водорода посредством газификации биомассы или угля в сочетании с CO ₂ место хранения. Использование водорода не приводит к загрязнению воздуха или выбросам углерода, и, помимо транспортных приложений, он может обеспечить поставку на гибкой электростанции, а также использоваться во всех видах производственных процессов — даже в отопительных установках в качестве замены. для природного газа. Отрицательные выбросы газификации биомассы с хранением CO ₂ могут также увеличить бюджет выбросов в других секторах, что позволяет нам отложить или избежать более дорогостоящих мер, таких как энергонейтральные здания.

Более того, газификация угля с хранением CO ₂ имеет настолько большой водородный потенциал, что устраняет необходимость в расширении дорогостоящих атомных электростанций, в то же время обеспечивая чистое топливо для других применений.

На рисунке 1 показаны две альтернативные модели перехода к электролизу с использованием энергии ветра. В одной модели биомасса может использоваться для газификации для производства водорода, а во второй альтернативе также можно выбрать газификацию угля. Водород — это чистое топливо, и производство водорода посредством газификации также может быть чистым, если CO2, образующийся в процессе газификации, улавливается и хранится в Северном море.

Моделирование энергетического перехода

Мы рассчитываем влияние различных сценариев перехода на цену энергии, используя глобальную климатико-энергетическую экономическую модель, Модель для оценки региональных и глобальных воздействий парникового эффекта (MERGE) (Aalbers and Bollen 2017a, Blanford et al. 2015 ), который различает наиболее важные регионы, включая Европу. MERGE рассчитывает потребление энергии и поставки угля, нефти и газа, соответствующие выбросы CO ₂ , цены на ископаемую энергию, а также использование вариантов и затрат для противодействия выбросам парниковых газов до 2100 года.

Модель основывает свои расчеты на оптимизации затрат на траекторию выбросов в мире, соответствующую максимальному годовому повышению температуры на 2 ° C, в то время как для ЕС целью является сокращение выбросов на 95% к 2050 году. выбросы остаются положительными, выбросы, связанные с энергетикой, близки к нулю или даже отрицательны.

Чтобы проанализировать влияние различных моделей перехода на закон о климате, исследуются следующие сценарии с различными способами производства водорода:

1.Сценарий «только ветер», когда водород производится только путем электролиза из энергии ветра

2. Сценарий «+ BECCS», который в дополнение к сценарию 1 также производит водород в результате газификации биомассы с хранением улавливания углерода (также называемым биоэнергетикой с хранением улавливания углерода или BECCS))

3. Сценарий «+ серый», который, помимо сценария 2, также производит водород в результате газификации природного газа или газификации угля с хранением улавливания углерода.

Сценарий перехода 1: Только ветер

Из-за сокращения выбросов на 95% цена на углерод в Европе в этой переходной модели вырастет, поскольку потребуются более дорогие варианты сокращения выбросов углерода.Сокращение выбросов в этом сценарии увеличивает цену углерода в Европе до 150 евро / тонну CO ₂ в 2030 году и 350 евро за тонну CO ₂ в 2050 году. Цена на CO ₂ равна предельным затратам на сокращение выбросов в наибольшей степени. дорогостоящие меры по снижению выбросов в Европе, которые, как мы знаем из Aalbers and Bollen (2017a) и Koelemeijer et al. (2017), как правило, не входят в систему торговли выбросами (ETS).

Рисунок 2 Электроэнергия ЕС при целевом значении 95% с водородом в сценарии 1 (водород только от электролиза ветряными мельницами)

Наряду с повышением цены на углерод, цена на электроэнергию более чем удвоится до 120 евро / МВтч в 2050 году.Увеличение оптовой цены связано с расходами на расширение сети, которая должна быть в состоянии поглотить высокие пики больших мощностей ветроэнергетики в 2050 году (60%). Однако также требуются инвестиции в чистую, но дорогую технологию базовой ядерной нагрузки (замена и расширение). В периоды непиковой нагрузки, когда наблюдается «избыток мощности» ветровой энергии, ветровые турбины переключаются с производства электроэнергии на производство зеленого водорода посредством электролиза или выключаются («разливы»).

Поскольку энергия ветра обеспечивает нестабильную подачу электроэнергии, эта переходная модель также требует ряда относительно дорогих опций, гарантирующих надежность энергоснабжения.Это включает, с одной стороны, постоянную работу электростанций, работающих на биомассе или атомных электростанциях (относительно дорого), и, с другой стороны, использование гибких газовых электростанций, которые работают неполный рабочий день. В 2050 году мощность газа в Европе составит около 220 гигаватт (доля около 15%). Мощность электростанций, работающих на биомассе, увеличится до 70 гигаватт (доля 4%), а мощность атомных электростанций — до 270 гигаватт (доля 13%). Существующие угольные электростанции будут выведены из эксплуатации до 2030 года из-за высокой цены на CO ₂ в 2030 году.

Рост цен на электроэнергию и CO ₂ приводит к корректировкам в европейской экономике, в результате чего к 2050 году ВВП сокращается на 2,3% по сравнению со сценарием без климатической политики. Точно так же, если мы сравним полные траектории ВВП по двум сценариям, мы увидим, что чистая приведенная стоимость потерь ВВП равна 0,5%, или 8000 евро на человека в Европе.

Сценарий перехода 2: Ветер + BECCS

В этой переходной модели мы расширяем палитру вариантов производства чистой энергии за счет газификации биомассы и хранения улавливания углерода (BECCS).Счет по климату уменьшится, потому что отрицательные выбросы BECCS позволяют разумно перераспределять выбросы по секторам. Если выбросы в электроэнергетическом секторе снизятся, а выбросы в других секторах увеличатся, можно избежать более дорогостоящих мер, таких как энергонейтральные дома или здания. Цена на CO ₂ в 2050 году ниже, чем в сценарии 1: почти 200 евро за тонну CO ₂ вместо 350 евро за тонну CO ₂ .

Мы также видим перераспределение выбросов в изменениях спроса и производства энергии.На рисунке 3 показан спрос на энергию (верхняя панель, по энергоносителям) и потребление энергии в электроэнергетическом секторе (нижняя панель, по технологиям) для всех трех сценариев на 2030–2050 годы. Расширенный углеродный бюджет заполняется дешевой нефтью и газом, а дорогое биотопливо становится излишним.

BECCS также снижает расходы на климат за счет расширения диапазона вариантов экологически чистой электроэнергии. Вопрос в том, насколько это важно. На нижней панели рисунка 3 показано, что доля производства энергии ветра несколько снижается.Хотя инвестиционные затраты на ветряные турбины составляют половину от BECCS, относительно дорогая BECCS в этом сценарии снижает среднюю цену на электроэнергию, поскольку BECCS вытесняет ядерную энергию (из которых инвестиционные затраты на 30–165% выше, чем BECCS). В результате цена на электроэнергию в 2050 году составит 110 евро / МВтч вместо 120 евро / МВтч в сценарии 1.

По сравнению со сценарием 1 цена на CO ₂ падает на 40%, а на электроэнергию — на 10%. В результате счет за климат снижается на 20%, или с 8000 евро до 6300 евро на человека в Европе.

Рисунок 3 Энергетика в Европе в 2030–2050 годах для целевого показателя 95% в трех сценариях перехода

Часто слышимое возражение против BECCS состоит в том, что он увеличит производство биомассы в мире, но это не так. Хотя BECCS увеличивает спрос на биомассу на электростанциях, общий спрос на биомассу снижается, поскольку спрос на биотопливо для транспортных целей падает (спрос на нефть растет; см. Сценарий 2 по сравнению со сценарием 1).Сценарий с биотопливом более дорогой и, следовательно, неэффективный (Aalbers and Bollen 2017b).

Сценарий перехода 3: ветер + BECCS + серый

В этой переходной модели мы расширяем палитру вариантов производства чистой энергии за счет газификации угля и хранения улавливания углерода. Мы увидели, что разрешение BECCS для производства энергии в сценарии 2 уже снижает цену как на CO ₂ , так и на электроэнергию по сравнению со сценарием 1. Теперь, в сценарии 3, производство водорода также разрешено из газификации угля с хранением улавливания углерода (вариант без улавливания углерода хранение не соответствует строгости углеродного бюджета).

В этом сценарии счет за климат еще больше сокращается, поскольку электроснабжение диверсифицируется и можно избежать более дорогостоящих мер, таких как строительство энергонейтральных зданий или установка тепловых насосов в существующих зданиях. Рисунок 3 иллюстрирует эти сдвиги. Водород становится более важным, что обусловлено увеличением потребления водорода для производства электроэнергии за счет «газификации угля + хранения улавливания углерода».

Экономическое преимущество в этом сценарии связано с внедрением газификации угля с хранением улавливания углерода и вытеснением ядерной энергии; инвестиционные затраты на газификацию угля с хранением углерода как минимум на 40% ниже, чем на атомную.Электролиз в этом сценарии слишком дорог, потому что газификация угля также снижает доминирующую роль энергии ветра.

Что еще более важно, газификация угля с хранением улавливания углерода производит столько водорода, что, помимо его использования в водородных установках, его также можно использовать для отопления или транспорта (общий спрос на ископаемое топливо снижается, потому что спрос на нефть сильно падает, а спрос на газ растет немного (см. левую панель, рисунок 3). Таким образом, общие выбросы CO2 снижаются, а цена на углерод падает почти на 20%.

Средняя цена на энергию снижается на 33%, потому что дополнительный водород от газификации угля с накоплением улавливания углерода дешевле, чем водород от BECCS и энергии ветра в сценарии 2. Дорогие меры, такие как CO ₂ -нейтральное проживание, снова становятся излишними ( категория «прочие чистые» исчезает на Рисунке 3).

Этот сценарий дает наибольший объем хранилища для улавливания углерода, но даже в этом сценарии европейские хранилища CO ₂ будут заполнены менее чем на 20% к 2050 году (CPB и PBL 2015, IPCC 2005, Aalbers and Bulbs 2017a).

Энергия ветра также присутствует в сценарии 3. Со временем появятся дополнительные мощности, но они будут расширяться медленнее, чем в сценарии 1.

Электролизный водород существует только в более дорогих переходных моделях с очень большой долей производства энергии ветра. Газификация ведет к расширению и более равномерному распределению портфеля электроэнергии. Газификация угля с хранением улавливания углерода снова удешевляет климатическую политику на 20%. Затем счет за климат снижается до 4900 евро на одного европейца, или потеря ВВП в 2050 году составит 1.4% вместо 2,3% в сценарии 1.

Водород из природного газа часто упоминается как альтернатива газификации угля, но в нашем анализе это слишком дорого. Хотя затраты на хранение CO ₂ для угля в три раза выше, чем для газа на единицу использования энергии, сами затраты на хранение CO ₂ имеют ограниченное значение, поскольку уголь значительно дешевле природного газа. Поэтому водород из природного газа слишком дорог.

Выводы

Водород, полученный в результате газификации с хранением CO ₂ , может снизить стоимость достижения цели Европы по сокращению выбросов на 95% к 2050 году на 40% (Таблица 1).На это есть две причины. Во-первых, отрицательные выбросы газификации биомассы с хранением CO ₂ увеличивают бюджет выбросов для других, делая, например, дорогостоящие меры, такие как дома с нулевым потреблением энергии, устаревшими и, таким образом, снижая цену CO ₂ . Во-вторых, водород, полученный в результате газификации угля с хранением CO ₂ , снижает цену на чистую энергию в безуглеродной Европе, в то время как газификация угля делает зеленый водород (электролиз с помощью энергии ветра) устаревшим.

Таблица 1 Сводные результаты для Европы при 95% -ной цели в трех сценариях перехода

Оффшорная ветроэнергетика теперь имеет экономическое обоснование, потому что эта технология стимулировалась субсидиями. Однако он не поддерживает газификацию с хранением CO ₂ , распределение водорода и водородные приложения.

Экономическое обоснование газификации сдерживается несколькими политическими выборами. В нем отсутствуют государственные субсидии, отсутствует высокая цена системы торговли выбросами, а директива о системе торговли выбросами не предусматривает отрицательных выбросов BECCS (Aalbers and Bollen 2017b).Если мы сейчас начнем масштабирование газификации с хранилищем CO ₂ , будет проще / дешевле будет масштабировать его дальше в будущем. Положительное экономическое обоснование газификации с хранением улавливания углерода делает более дорогостоящие меры по борьбе с изменением климата устаревшими и существенно снижает счет за климат.

Список литературы

Альберс, Р. и Дж. Боллен (2017a), «Энергия биомассы с улавливанием и хранением углерода может снизить затраты на климатическую политику в соответствии с энергетической дорожной картой ЕС на 15-75%», Справочный документ к аналитическому обзору CPB на 2017/02 год.

Альберс, Р. и Дж. Боллен (2017b), «Биомасса-энергия с улавливанием и хранением углерода должна использоваться немедленно», Краткий обзор политики CPB 2017/02.

Бланфорд, Дж., Р. Олберс, Дж. Боллен и К. Фолмер (2015), «Технологическая неопределенность в достижении целей декарбонизации Европы», Документ для обсуждения CPB, 301.

CCP (2019), CO ₂ проект захвата.

CPB и PBL (2015), «Cahier klimaat en energie: toekomstverkenning WLO», PBL-publicatienummer 1684 (доступно только на голландском языке).

CPB, PBL and SCP (2014), «Monitor duurzaam Nederland 2014: verkenning. Uitdagingen voor adaptief energie-Innovatiebeleid», PBL-publicatienummer 1510 (доступно только на голландском языке).

Европейская комиссия (2018), Заключительный отчет группы высокого уровня по инициативе европейских путей декарбонизации.

IPCC (2005), Улавливание и хранение углекислого газа: специальный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , Cambridge University Press.

Koelemeijer, R, P Koutstaal, B Daniels and P Boot (2017), «Nationale kosten energietransitie in 2030», PBL-publicatienummer 2888 (доступно только на голландском языке).

(PDF) Анализ затрат на оборудование для микромасштабной газификации биомассы с помощью математического моделирования

1658 ОПЕРАЦИЙ ASABE

экономия от эксплуатации более высокой мощности (> 1800 нм3 ч

-1)

объектов микромасштабной газификации.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ NTS

Это исследование было поддержано Исследовательским центром устойчивой энергетики

и Экспериментальной станцией лесного хозяйства штата Миссисипи

при Государственном университете штата Миссисипи

при финансовой поддержке Университета штата Миссисипи.S. Министерство энергетики

(номер награды DE ‐ FG3606GO86025). Щепа из твердой древесины для экспериментов по газификации

была щедро предоставлена ​​компанией

Domtar Paper Co., LLC через г-на Чада Робертсона. Всем

эта поддержка признательна.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Амос, В. А. 1998. Анализ двух сценариев газификации биомассы / топливных элементов

для маломасштабной выработки электроэнергии. Отчет №

NREL / TP ‐ 570‐25886. Golden, Colo .: NREL.

Барсук, П.C. 2002. Анализ затрат на переработку сырья биомассы.

Отчет № ORNL / TM ‐ 2002/199. Ок-Ридж, штат Теннеси: ORNL.

Бэйн, Р. Л. 2000. Фаза инициативы по созданию малых модульных биоэнергетических систем: I.

Резюме технико-экономических обоснований. Отчет №

NREL / TP ‐ 570-27592. Golden, Colo .: NREL.

Бейн Р. Л., У. П. Амос, М. Даунинг и Р. Л. Перлак. 2003.

Техническая оценка Biopower: Состояние отрасли и технологии

. Отчет №NREL / TP ‐ 510-33123. Golden, Colo .:

NREL.

BLS. 2009. Государственная занятость и оценка заработной платы в

2007: Миссисипи. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство труда,

Бюро статистики труда.

Ciferno, J. P., and J. J. Marano. 2002. Сравнительный анализ биомассы

Технологии газификации топлива, химикатов и производства водорода

. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство энергетики, Национальная энергетическая лаборатория

.

Крейг К.Р. и М. К. Манн. 1996. Анализ затрат и производительности

энергосистемы с комбинированной газификацией на основе биомассы

(BIGCC). Отчет № NREL / TP ‐ 430‐21657.

Golden, цвет: NREL.

Доваки К., С. Мори, К. Фукусима и Н. Асаи. 2005. Комплексный экономический анализ

систем газификации биомассы

. Electric Eng. в Японии 153 (3): 1670-1679.

EIA. 2009a. Средняя розничная цена на электроэнергию для конечных потребителей

по сектору конечного потребления, по государству.Вашингтон, округ Колумбия: Министерство энергетики, Energy

Информационное управление. Доступно по адресу:

www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/epm/table5_6_a.html.

По состоянию на 10 января 2009 г.

EIA. 2009b. Цена на природный газ в Миссисипи. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство энергетики,

Управление энергетической информации. Доступно по адресу:

http://tonto.eia.doe.gov/dnav/ng/ng_pri_sum_dcu_SMS_a.htm.

По состоянию на 2 января 2009 г.

Галлахер, Дж. Дж. 2002. Разработка маломасштабной системы ТЭЦ на биомассе

.Отчет № ETSU B / U1 / 00678. Кардифф, Великобритания:

Sustainable Energy, Ltd.

Jenkins, C. 1997. Комментарий по оптимальному размеру объекта утилизации биомассы

при постоянных и переменных издержках.

Биомасса и биоэнергетика 13 (1): 1-9.

Кумар А., Дж. Б. Камерон и П. К. Флинн. 2003. Энергия на биомассе

Стоимость

и оптимальный размер завода в западной Канаде. Биомасса и

Биоэнергетика 24 (6): 445-464.

Ларсон, Э. Д. 1998. Маломасштабная энергия биомассы на основе газификации

генерация.Принстон, штат Нью-Джерси: Принстонский университет, Центр исследований энергетики и окружающей среды

.

Ларсон, Э. Д., С. Консонни, Р. Э. Катофски, К. Ииса, и В. Дж.

Фредерик. 2006. Оценка рентабельности биоочистки

на основе газификации в целлюлозно-бумажной промышленности крафт-бумаги. Отчет №

DE ‐ FC26‐04NT42260. Принстон, штат Нью-Джерси: Принстонский университет,

Принстонский институт окружающей среды.

MDA. 2009. Кредитные программы по энергоэффективности.Джексон, штат Миссисипи:

Управление развития штата Миссисипи. Доступно по адресу:

www.mississippi.org/. По состоянию на 10 января 2009 г.

MDES. 2008. Оценка занятости и заработной платы в

Миссисипи. Джексон, штат Миссисипи: Департамент безопасности занятости

Миссисипи. Доступно на: www.mdes.ms.gov.

По состоянию на 12 апреля 2008 г.

Mississippi Mills. 2009. Чаевые для жителей Миссисипи-Миллс.

Джексон, Миссисипи Миллс.Доступно по адресу:

www.mississippimills.ca/news.cfm?newsid=600. Доступ 12

, январь 2009 г.

Митчелл, К. П., А. В. Бриджуотер, Д. Дж. Стивенс, А. Дж. Тофт и М.

П. Уотерс. 1995. Технологическая оценка использования биомассы в энергии.

Биомасса и биоэнергетика 9 (5): 205-226.

Первис, К. Р. и Дж. Д. Крейг. 1998. Малая газотурбинная электростанция

, работающая на биомассе. Представлено на BioEnergy ’98: 8-я Национальная конференция по биоэнергетике, проводимая каждые

раз в два года.

Рингер М., В. Путше и Дж. Скахилл. 2006. Крупномасштабный пиролиз

нефтедобыча: оценка технологии и экономический анализ.

Отчет № NREL / TP ‐ 510‐37779. Golden, Colo .: NREL.

Роллинз, М. Л., Л. Рирдон, Д. Николс, П. Ли, М. Мур, М. Крим,

Р. Латтрелл, Э. Хьюз и Р. Роллинз. 2002. Экономическая

оценка технологий секвестрации CO2: Задача 4. Биомасса

Обработка на основе газификации. Отчет №

DE ‐ FC26‐00NT40937.Golden, Colo .: NREL.

Резерфорд, Дж. 2006. Тепловые и энергетические применения усовершенствованных газификаторов биомассы

в деревообрабатывающей промышленности Новой Зеландии: химическая модель равновесия

и оценка экономической целесообразности. MS

диссертация. Кентербери, Новая Зеландия: Кентерберийский университет,

, факультет химического машиностроения.

Савола, Т. 2007. Моделирование малых ТЭЦ, работающих на биомассе,

для оптимизации процесса синтеза. Неопубликованная кандидатская диссертация.

Эспоо, Финляндия: Хельсинкский технологический университет, факультет

машиностроения.

Стассен, Х. Э. 1995. Маломасштабные газификаторы биомассы для тепла и

энергии. Tech. Документ № 296. Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк

, Международный банк реконструкции и

развития.

Стивенс, Д. Дж. 2001. Кондиционирование горячего газа: недавний прогресс с крупномасштабной системой газификации биомассы

: обновление и краткое изложение недавнего прогресса

.Документ № RS ‐ 510‐29952. Golden, Colo .: NREL.

Цамба, А. Дж. 2001. Газификация биомассы для устойчивого развития

. Мапуту, Мозамбик: Университет Эдуардо

Мондлан, кафедра химической инженерии.

Turton, R., R.C.Bailie, W. B. Whiting, and J. A. Shaeiwitz. 1998.

Анализ, синтез и дизайн химической обработки. Верхний

Сэдл-Ривер, штат Нью-Джерси: Prentice Hall.

Валле-Риестра, Дж. Ф. 1983. Оценка проекта в химической промышленности

Перерабатывающие отрасли.Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Уолш М. 1998. Экономический анализ биоэнергетических культур США: состояние и потребности

. Биомасса и биоэнергетика 14 (4): 341-350.

Уолш, М. Е., Р. Л. Перлак, А. Турхоллоу, Д. Т. Угарте, Д. А.

Беккер, Р. Л. Грэм, С. Э. Слински и Д. Э. Рей, 2000.

Доступность биомассы в США. Ок-Ридж,

Тенн .: ORNL.

Уолт Р. Р. 2004. BioMax: новый вариант биоэнергетики для распределенной генерации

и ТЭЦ.Документ № 04GM0710. Новый

Йорк, Нью-Йорк: Конференция IEEE PES.

Вэй, Л., Л. О. Пордезимо, К. В. Херндон, В. Д. Бэтчелор.

2008. Анализ затрат на оборудование для микромасштабной газификации биомассы

посредством математического моделирования. Публикация ASABE № 084424. St.

Joseph, Mich: ASABE.

Wei, L., J. A. Thomasson, R.M.Bricka, W. D. Batchelor, E. P.

Columbus, and J. R. Wooten. 2009a. Оценка качества синтез-газа

для газификации биомассы с газификатором с нисходящим потоком.Пер.

ASABE 52 (1): 21-37.

Биомасса для производства электроэнергии | WBDG

Введение

На этой странице

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Биомасса используется для отопления помещений, производства электроэнергии и комбинированного производства тепла и электроэнергии. Термин «биомасса» охватывает большое количество разнообразных материалов, включая древесину из различных источников, сельскохозяйственные остатки и отходы животноводства и человека.

Биомассу можно преобразовать в электроэнергию несколькими способами.Наиболее распространенным является прямое сжигание биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы или древесные материалы. Другие варианты включают газификацию, пиролиз и анаэробное сбраживание. Газификация производит синтез-газ с полезным содержанием энергии за счет нагрева биомассы меньшим количеством кислорода, чем необходимо для полного сгорания. Пиролиз дает бионефть за счет быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода. Анаэробное сбраживание производит возобновляемый природный газ, когда органическое вещество разлагается бактериями в отсутствие кислорода.

Различные методы работают с разными типами биомассы. Обычно древесная биомасса, такая как древесная щепа, пеллеты и опилки, сжигается или газифицируется для выработки электроэнергии. Остатки кукурузной соломы и пшеничной соломы упаковываются в тюки для сжигания или превращаются в газ с помощью анаэробного варочного котла. Очень влажные отходы, такие как отходы животных и человека, превращаются в газ со средним содержанием энергии в анаэробном варочном котле. Кроме того, большинство других типов биомассы можно превратить в бионефть путем пиролиза, которое затем можно использовать в котлах и печах.

В Вудленде, Калифорния, электростанция использует древесину из сельскохозяйственной промышленности.
Источник: NREL

В этом обзоре основное внимание уделяется древесной биомассе, используемой для выработки электроэнергии на промышленных предприятиях, а не в проектах коммунальных предприятий. Тепло биомассы и биогаз, включая анаэробное сбраживание и свалочный газ, рассматриваются на других страницах технологических ресурсов в этом руководстве:

По сравнению со многими другими вариантами возобновляемой энергии, биомасса имеет преимущество диспетчеризации, что означает, что она управляема и доступна при необходимости, подобно системам выработки электроэнергии на ископаемом топливе.Однако недостатком биомассы для производства электроэнергии является то, что топливо необходимо закупать, доставлять, хранить и оплачивать. Кроме того, при сжигании биомассы образуются выбросы, которые необходимо тщательно контролировать и контролировать в соответствии с нормативными требованиями.

В этом обзоре представлены конкретные детали для тех, кто рассматривает системы производства электроэнергии на биомассе как часть крупного строительного проекта. Дополнительную общую информацию можно получить в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики США (DOE). Основы технологии биомассы.Подробную информацию об использовании биомассы для комбинированного производства тепла и электроэнергии можно получить в Партнерстве по комбинированному производству тепла и энергии Агентства по охране окружающей среды США (EPA).

Описание

На большинстве биоэлектростанций используются системы сжигания с прямым сжиганием топлива. Они сжигают биомассу напрямую, чтобы произвести пар высокого давления, который приводит в действие турбогенератор для производства электроэнергии. В некоторых отраслях промышленности, связанных с биомассой, отводимый или отработанный пар электростанции также используется для производственных процессов или для обогрева зданий.Эти комбинированные системы производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) значительно повышают общую энергоэффективность примерно до 80% по сравнению со стандартными системами, работающими только на биомассе, с эффективностью примерно 20%. Сезонные потребности в отоплении повлияют на эффективность системы ТЭЦ.

Простая система выработки электроэнергии на биомассе состоит из нескольких ключевых компонентов. Для парового цикла это включает некоторую комбинацию следующих элементов:

• Оборудование для хранения и транспортировки топлива
• Камера сгорания / печь
• Котел
• Насосы
• Вентиляторы
• Паровая турбина
• Генератор
• Конденсатор
• Градирня
• Контроль за выхлопом / выбросами
• Система управления (автоматизированная).

Системы прямого сжигания подают сырье биомассы в камеру сгорания или печь, где биомасса сжигается с избытком воздуха для нагрева воды в бойлере и образования пара. Вместо прямого сжигания некоторые развивающиеся технологии газифицируют биомассу для получения горючего газа, а другие производят пиролизные масла, которые можно использовать для замены жидкого топлива. Котельное топливо может включать древесную щепу, пеллеты, опилки или биомасло. Затем пар из котла расширяется через паровую турбину, которая вращается, чтобы запустить генератор и произвести электричество.

В целом, все системы, работающие на биомассе, требуют места для хранения топлива и некоторого типа оборудования для обращения с топливом и средств контроля. Система, использующая древесную щепу, опилки или гранулы, обычно использует бункер или силос для краткосрочного хранения и внешний склад для хранения топлива для более крупных хранилищ. Автоматизированная система управления транспортирует топливо из внешнего хранилища с использованием некоторой комбинации кранов, штабелеров, регенераторов, фронтальных погрузчиков, ремней, шнеков и пневматического транспорта. Ручное оборудование, такое как фронтальные погрузчики, можно использовать для переноса биомассы из штабелей в бункеры, но этот метод потребует значительных затрат на рабочую силу, а также на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования.Менее трудоемким вариантом является использование автоматических штабелеукладчиков для создания штабелей и регенераторов для перемещения щепы из штабелей в бункер для щепы или бункер.

В электроэнергетических системах, работающих на древесной стружке, обычно используется одна сухая тонна на мегаватт-час производства электроэнергии. Это приближение типично для систем с влажной древесиной и полезно для первого приближения требований к потреблению и хранению топлива, но фактическое значение будет варьироваться в зависимости от эффективности системы. Для сравнения, это эквивалентно 20% эффективности HHV с 17 MMBtu / т древесины.

Большая часть древесной щепы, производимой из сырых пиломатериалов, будет иметь влажность от 40% до 55% на влажной основе, что означает, что тонна зеленого топлива будет содержать от 800 до 1100 фунтов воды. Эта вода снизит извлекаемую энергию материала и снизит эффективность котла, так как вода должна испаряться на первых этапах сгорания.

Самые большие проблемы с установками, работающими на биомассе, связаны с обработкой и предварительной обработкой топлива. Это относится как к небольшим установкам с колосниковым обогревом, так и к большим установкам с подвесным обогревом.Сушка биомассы перед сжиганием или газификацией повышает общую эффективность процесса, но во многих случаях может быть экономически невыгодной.

Выхлопные системы используются для вывода побочных продуктов сгорания в окружающую среду. Средства контроля выбросов могут включать в себя циклон или мультициклон, рукавный фильтр или электрофильтр. Основная функция всего перечисленного оборудования — это контроль твердых частиц, и она указана в порядке увеличения капитальных затрат и эффективности. Циклоны и мультициклоны могут использоваться в качестве предварительных коллекторов для удаления более крупных частиц перед рукавным фильтром (тканевым фильтром) или электростатическим фильтром.

Кроме того, может потребоваться контроль выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и серы в зависимости от свойств топлива и местных, государственных и федеральных правил.

Как это работает?

В системе прямого сгорания биомасса сжигается в камере сгорания или печи для получения горячего газа, который подается в котел для выработки пара, который расширяется через паровую турбину или паровой двигатель для производства механической или электрической энергии.

В системе прямого сжигания переработанная биомасса является котельным топливом, который производит пар для работы паровой турбины и генератора для производства электроэнергии.

Виды технологий и стоимость технологий

Есть множество компаний, в основном в Европе, которые продают маломасштабные двигатели и комбинированные теплоэнергетические системы, которые могут работать на биогазе, природном газе или пропане. Некоторые из этих систем доступны в Соединенных Штатах с мощностью от примерно 2 киловатт (кВт) и примерно 20 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час тепла до нескольких мегаватт (МВт). Кроме того, в настоящее время в Европе доступны маломасштабные (от 100 до 1500 кВт) паровые двигатели / генераторные установки и паровые турбины (от 100 до 5000 кВт), работающие на твердой биомассе.

В Соединенных Штатах прямое сжигание является наиболее распространенным методом производства тепла из биомассы. Установленная стоимость малых электростанций, работающих на биомассе, составляет от 3000 до 4000 долларов за кВт, а приведенная стоимость энергии — от 0,8 до 0,15 доллара за киловатт-час (кВтч).

Двумя основными типами систем прямого сжигания щепы являются камеры сгорания со стационарной и подвижной решеткой, также известные как топки с неподвижным слоем и камеры сгорания с атмосферным псевдоожиженным слоем.

Фиксированные системы

Существуют различные конфигурации систем с неподвижным слоем, но общей характеристикой является то, что топливо тем или иным образом доставляется на решетку, где оно вступает в реакцию с кислородом воздуха.Это экзотермическая реакция, при которой образуются очень горячие газы и пар в секции теплообменника котла.

Системы с псевдоожиженным слоем

В системе с циркулирующим псевдоожиженным слоем или с барботажным псевдоожиженным слоем биомасса сжигается в горячем слое взвешенных негорючих частиц, таких как песок. По сравнению с колосниковыми камерами сгорания системы с псевдоожиженным слоем обычно производят более полное преобразование углерода, что приводит к снижению выбросов и повышению эффективности системы.Кроме того, котлы с псевдоожиженным слоем могут использовать более широкий спектр исходного сырья. Кроме того, системы с псевдоожиженным слоем имеют более высокую паразитную электрическую нагрузку, чем системы с неподвижным слоем, из-за повышенных требований к мощности вентилятора.

Системы газификации биомассы

Небольшая модульная система биоэнергетики от Community Power Corporation

Хотя системы газификации биомассы встречаются реже, они аналогичны системам сжигания, за исключением того, что количество воздуха ограничено и, таким образом, вырабатывается чистый топливный газ с полезной теплотворной способностью в отличие от сжигания, при котором отходящий газ не имеет теплотворная способность.Чистый топливный газ дает возможность приводить в действие множество различных видов газовых первичных двигателей, таких как двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга, термоэлектрические генераторы, твердооксидные топливные элементы и микротурбины.

На эффективность системы прямого сжигания или газификации биомассы влияет ряд факторов, включая влажность биомассы, распределение и количество воздуха для горения (избыток воздуха), рабочую температуру и давление, а также температуру дымовых газов (выхлопных газов).

Приложение

Тип системы, наиболее подходящей для конкретного применения, зависит от многих факторов, включая доступность и стоимость каждого типа биомассы (например, щепа, пеллеты или бревна), стоимость конкурирующего топлива (например, мазут и природный газ), пиковые и годовые электрические нагрузки и затраты, размер и тип здания, доступность площадей, наличие рабочего и обслуживающего персонала, а также местные нормы выбросов.

Проекты, которые могут использовать как производство электроэнергии, так и тепловую энергию из энергетических систем, работающих на биомассе, часто являются наиболее рентабельными.Если место имеет предсказуемый доступ к круглогодичным доступным ресурсам биомассы, то некоторое сочетание производства тепла из биомассы и электроэнергии может быть хорошим вариантом. Транспортировка топлива составляет значительную часть его стоимости, поэтому в идеале ресурсы должны быть доступны из местных источников. Кроме того, на предприятии обычно необходимо хранить сырье для биомассы на месте, поэтому доступ на площадку и хранение являются факторами, которые следует учитывать.

Как и в случае с любой другой технологией электроснабжения на месте, система производства электроэнергии должна быть подключена к коммунальной сети.Правила присоединения могут быть другими, если система представляет собой комбинированную теплоэнергетическую систему, а не только для производства электроэнергии. Возможность использовать чистые измерения также может иметь решающее значение для экономики системы.

Руководство Федеральной программы энергоменеджмента (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о требованиях к межсетевым соединениям и чистому учету.

Экономика

Основные статьи капитальных затрат для энергосистемы, работающей на биомассе, включают хранение топлива и оборудование для обращения с топливом, камеру сгорания, котел, первичный двигатель (например.грамм. турбина или двигатель), генератор, элементы управления, дымовая труба и оборудование для контроля выбросов.

Стоимость системы имеет тенденцию к снижению по мере увеличения размера системы. Для паровой системы, работающей только на электроэнергии (не комбинированной), мощностью от 5 до 25 МВт, затраты обычно составляют от 3000 до 5000 долларов за киловатт электроэнергии. Нормированная стоимость энергии для этой системы будет составлять от 0,08 до 0,15 доллара за кВтч, но она может значительно возрасти с расходами на топливо. Для больших систем требуется значительное количество материала, что приводит к увеличению расстояний транспортировки и материальных затрат.Небольшие системы имеют более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание на единицу произведенной энергии и более низкую эффективность, чем большие системы. Следовательно, определение оптимального размера системы для конкретного приложения — это итеративный процесс.

Существует множество стимулов для производства энергии из биомассы, но они различаются в зависимости от политики федерального законодательства и законодательства штата. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® перечисляет стимулы для биомассы. Сроки программ стимулирования часто позволяют меньше времени на строительство, чем необходимо для проектов, связанных с биомассой.Кроме того, федеральные агентства часто не могут напрямую воспользоваться финансовыми стимулами для возобновляемых источников энергии, если они не используют другую структуру собственности.

Руководство

FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов в области возобновляемых источников энергии.

Интересно, что штат Массачусетс недавно исключил электричество, работающее на биомассе, из своего Стандарта портфеля возобновляемых источников энергии, поскольку государственные чиновники не верили, что биомасса обеспечивает явное сокращение выбросов парниковых газов.Таким образом, проекты, связанные с использованием биомассы, больше не имеют права на получение сертификатов возобновляемой энергии, которые засчитываются для целей или финансирования возобновляемых источников энергии штата Массачусетс.

Оценка доступности ресурсов

Наиболее важными факторами при планировании энергетической системы на биомассе являются оценка ресурсов, планирование и закупки. В рамках процессов отбора и анализа осуществимости критически важно определить потенциальные источники биомассы и оценить необходимое количество топлива.

Если возможно, подробно определите способность потенциальных поставщиков производить и поставлять топливо, отвечающее требованиям оборудования, работающего на биомассе.Это может быть довольно интенсивный процесс, поскольку он включает в себя определение нагрузки, которая будет обслуживаться, выявление возможных производителей или поставщиков оборудования, работу с этими поставщиками для определения спецификации топлива и контакт с поставщиками, чтобы узнать, могут ли они соответствовать спецификации — и какая цена. Также необходимо оценить ежемесячные и годовые потребности в топливе, а также пиковое потребление топлива, чтобы помочь при обращении с топливом и выборе размеров оборудования для хранения топлива.

Поскольку на большей части территории Соединенных Штатов не существует установленной системы распределения древесной щепы, иногда бывает трудно найти поставщиков.Одно из предложений — связаться с региональной лесной службой США и государственной лесной службой. К другим ресурсам, к которым можно обратиться, относятся ландшафтные компании, лесопилки и другие переработчики древесины, свалки, лесоводы и производители деревянной мебели.

Оценки ресурсов биомассы на уровне округа также доступны в Интернете с помощью интерактивного инструмента картографии и анализа. Инструмент оценки биомассы был разработан Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) при финансовой поддержке EPA. Раньше оценка ресурсов обычно была статичной и не позволяла пользователям анализировать данные или манипулировать ими.Этот новый инструмент позволяет пользователям выбрать местоположение на карте, количественно оценить ресурсы биомассы, доступные в пределах определенного пользователем радиуса, и оценить общую тепловую энергию или мощность, которые могут быть произведены путем восстановления части этой биомассы. Инструмент действует как предварительный источник информации о сырье биомассы; однако он не может заменить оценку сырья на месте.

Доступные ресурсы биомассы в США.
Источник: NREL

Необходимо разработать процесс приема поставок биомассы и оценки свойств топлива.По состоянию на июль 2011 года национальные спецификации по древесной щепе отсутствуют, но разрабатываются региональные спецификации. Наличие спецификации помогает сообщать и обеспечивать соблюдение требований к микросхеме. Спецификация должна включать физические размеры, диапазон содержания влаги в топливе, энергосодержание, содержание золы и минералов, а также другие факторы, влияющие на обращение с топливом или его сжигание. Для обеспечения справедливой стоимости контракты на поставку топлива должны масштабировать закупочную цену обратно пропорционально содержанию влаги, поскольку более высокое содержание влаги значительно снижает эффективность сгорания и увеличивает вес транспортируемого материала.

Рекомендации по закупкам

Следующие ниже рекомендации имеют решающее значение для успеха любого проекта по производству энергии из биомассы.

• Полностью вовлекайте лиц, принимающих решения, и широкую общественность на этапах планирования и по мере достижения прогресса, особенно если система будет установлена ​​в общественном здании.
• Тесно сотрудничать с производителем или поставщиком оборудования, работающего на биомассе, для совместной работы над проектированием зданий и требованиями к оборудованию.
• Согласование календарного планирования строительства с поставкой оборудования.Например, легче доставить и установить оборудование, если кран имеет доступ к месту установки.
• Определите маршрут доставки топлива, чтобы грузовики могли легко добраться до места хранения и при необходимости развернуться.

Эксплуатация и обслуживание

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание энергетических систем, работающих на биомассе, в основном состоят из затрат на топливо и рабочую силу. В остальном эти системы аналогичны другим системам производства электроэнергии на основе котлов. Эксплуатация является непрерывной, поэтому затраты на эксплуатацию, а также на покупку и хранение топлива необходимо оценивать вместе с общими затратами по проекту.

Особые соображения

Ниже приведены важные особенности электрических систем, работающих на биомассе.

Экологическая экспертиза / разрешение

Основной проблемой NEPA и выдачей разрешений для энергетической системы на биомассе являются выбросы от сжигания. Следовательно, следует пересмотреть местные требования. Выбросы в атмосферу из системы биомассы зависят от конструкции системы и характеристик топлива. При необходимости можно использовать системы контроля выбросов для уменьшения выбросов твердых частиц и оксидов азота.Выбросы серы полностью зависят от содержания серы в биомассе, которое обычно очень низкое.

Хранение щепы требует внимательности, подготовки и внимательности. Когда стружка хранится в здании, существует вероятность скопления пыли от стружки на горизонтальных поверхностях и попадания внутрь оборудования. Обеспокоенность вызывает способность древесной щепы самовоспламеняться или самовоспламеняться при хранении в течение длительного времени, хотя встречается редко. Для получения дополнительной информации см. Информационный бюллетень OSHA по безопасности и охране здоровья «Горючая пыль в промышленности: предотвращение и смягчение последствий пожара и взрывов».

Это происходит из-за цепочки событий, которая начинается с биологического разложения органического вещества и может привести к тлею кучи. Критический диапазон влажности, поддерживающий самовозгорание, составляет примерно от 20% до 45%. Вероятность самовозгорания также увеличивается с увеличением размера кучи из-за увеличения глубины.

Чтобы помочь в решении этой проблемы, Управление пожарной охраны в Онтарио, Канада предоставляет следующие рекомендации:

• Место хранения должно быть хорошо дренированным и ровным, с твердым грунтом или вымощенным асфальтом, бетоном или другим твердым материалом.На поверхности грунта между сваями не должно быть горючих материалов. Во дворе должны быть удалены сорняки, трава и подобная растительность. Переносные горелки с открытым пламенем для сорняков не должны использоваться на площадках для хранения щепы. Сваи не должны превышать 18 м (59 футов) в высоту, 90 м (295 футов) в ширину и 150 м (492 футов) в длину, если временные водопроводные трубы со шланговыми соединениями не проложены на верхней поверхности сваи.

• Между штабелями щепы и открытыми конструкциями, дворовым оборудованием или инвентарём должно поддерживаться пространство, равное (а) удвоенной высоте сваи для горючего материала или зданий или (b) высоте сваи для негорючих зданий и оборудования.

• В местах скопления щепок курение запрещено.

Пожары из древесной стружки могут быть вызваны другими факторами, такими как удары молнии, тепло от оборудования, искры от сварочных работ, лесные пожары и поджоги. Эти пожары иногда называют поверхностными пожарами, потому что они возникают и распространяются по внешней стороне сваи.

При хранении очень важно поддерживать чистоту щепы. Когда щепа хранится на земле или гравии, часть этого материала часто собирается вместе со щепой и попадает в камеру сгорания.

21 февраля 2011 года EPA установило стандарты выбросов Закона о чистом воздухе для больших и малых котлов и инсинераторов, сжигающих твердые отходы и осадок сточных вод. Эти стандарты охватывают более 200 000 котлов и мусоросжигательных заводов, выбрасывающих опасные загрязнители воздуха (HAP), также известные как токсичные вещества. Новые стандарты EPA должны соблюдаться при планировании проекта любого котла для сжигания топлива.

EPA также приняло Закон о чистом воздухе, разрешающий выбросы парниковых газов 2 января 2011 года.Этот процесс, также называемый «правилом адаптации», требует разрешения на производство парниковых газов, но не распространяется на более мелкие предприятия. Ожидается, что окончательные правила будут разработаны в течение трехлетнего исследовательского периода, но федеральные предприятия, использующие производство электроэнергии из биомассы в рамках нового строительного проекта, могут захотеть убедиться, что размер объекта, работающего на биомассе, не вызывает эти требования.

В 2009 году штат Массачусетс издал документ под названием «Нормы безопасности и выбросы котлов и печей на биомассе в северо-восточных штатах ».Несмотря на то, что в этом документе содержится обзор действующих правил в этом регионе, он может быть полезной справочной информацией для других частей страны.

Дополнительные ресурсы

Следующие дополнительные ресурсы могут предоставить более подробную информацию о производстве электроэнергии из биомассы.

Электроресурсы биомассы

Публикации

.