Czasopismo | CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA | Rocznik 2017 - zeszyt 4

Obieg Rankine'a z czynnikiem niskowrzącym zasilany ciepłem odpadowym spalin kotłowych - potencjał energetyczny oraz korzyści środowiskowe

10.15199/9.2017.4.1

nr katalogowy: 105048
10.15199/9.2017.4.1

W artykule dokonano uproszczonej analizy obejmującej określenie przydatności obiegu Rankine’a z czynnikiem niskowrzącym w procesach generacji energii elektrycznej z wykorzystaniem ciepła odpadowego spalin kotłowych. Porównano moce wytwórcze tego obiegu uzyskane z wykorzystaniem 53 różnych związków chemicznych, określając przy tym zasadność wyposażenia układu w wewnętrzny rekuperator ciepła. Wykazano, że z 1 m3 przepływających spalin możliwe jest w warunkach rzeczywistych uzyskanie około 1 Wh energii elektrycznej netto przy sprawności konwersji równej 10% netto. Wyznaczono spodziewane emisje uniknięte w przypadku zastępowania bloków węglowych układami ORC oraz zidentyfikowano równoważną powierzchnię paneli PV stanowiącą techniczną alternatywę proponowanego układu (współpracującego z dwoma kotłami klasy OR-5).1. Wprowadzenie Postępująca transformacja światowego sektora wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, związana m.in. z realizacją postulatów zrównoważonego rozwoju, wymaga wdrażania innowacyjnych, niskoemisyjnych układów energetycznych. Z założenia mają one stanowić techniczną, a w najbliższej przyszłości także ekonomiczną alternatywę obecnie najbardziej popularnych jednostek zasilanymi paliwami kopalnymi, których eksploatacja, zarówno w małej (z racji tzw. niskiej emisji), jak i dużej skali (m.in. jako efekt wzmożonych emisji pyłów, SO2, tlenków azotu, rtęci, CO2), powoduje systematyczne pogorszanie jakości środowiska naturalnego. Fakt ten nabiera szczególnego znaczenia w przypadku Polski - przy stale rosnącym zapotrzebowaniu na energię elektryczną (z ok. 164 TWh w 2013 roku do ok. 223 TWh w 2050) [15] oraz ciepło (do 2030 roku zapotrzebowanie na ciepło sieciowe ma wzrosnąć o 15% w stosunku do popytu z roku 2010) [17] i chłód [8]. Podstawą krajowej produkcji energii elektrycznej są procesy spalania węgla ‒ ponad 80% [16], natomiast w przypadku ciepła sieciowego - ok. 75% [20]. Spodziewane w najbliższych [...]

Bibliografia

[1] Borsukiewicz-Gozdur, Aleksandra. 2010. "Influence of heat recuperation in ORC power plant on efficiency of waste heat utilization". Archives of Thermodynamics 31 (4) : 111-123.
[2] Cholewiński, Maciej, Michał Kamiński, Wojciech Pospolita. 2016. "Zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka wynikające ze stosowania wybranych paliw w indywidualnych instalacjach grzewczych". Kosmos 65 (4) : 477-486.
[3] Cholewiński, Maciej, Wojciech Pospolita, Dominik Błoński. 2016. "Dual ORC-Brayton power system for waste heat recovery in heavy- duty vehicles". Archives of Transport 39 (3) : 7-19.
[4] Drescher, Ulli, Dieter Brueggemann. 2007. "Fluid selection for the Organic Rankine Cycle (ORC) in biomass power and heat plants". Applied Thermal Engineering 27 (1) : 223-228.
[5] Dubicki, Alfred, Maria Dubicka, Mariusz Szymanowski. 2002. "Klimat Wrocławia". Środowisko Wrocławia - Informator 2002, Dolnośląska Fundacja Ekorozwoju, Wrocław : 9-25.
[6] Joint Research Centre. 2012. “Photovoltaic Geographical Information System". Dostęp 06.02.2017. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.
[7] Gou, Xiaolong, Heng Xiao, Suwen Yang. 2010. "Modeling, experimental study and optimization on low-temperature waste heat thermoelectric generator system". Applied Energy 87 (10) : 3131-3136.
[8] Gradoń, Bogusław, Stanisław Gil, Wojciech Bialik. 2012. "Termiczne technologie pozyskiwania chłodu". Polska Energetyka Słoneczna (1-4) : 55-59.
[9] Hettiarachchi, H.D. Madhawa, Mihajlo Golubovic, William M. Worek, Yasuyuki Ikegami. 2007. "Optimum design criteria for an Organic Rankine cycle using low-temperature geothermal heat sources". Energy 27 (9) : 1698-1706.
[10] Kozaczka, Jarosław. 1993. "Procesy spalania. Inżynierskie metody obliczeń". Wydawnictwa AGH. Kraków.
[11] Kubski, Piotr, Witold M. Lewandowski, Michał Ryms. 2010. "Zwiększenie sprawności procesów technologicznych poprzez zastosowanie układów ORC i systemów trigeneracyjnych". Nafta- -Gaz 66 (10) : 886-891.
[12] Macchi, Ennio, Marco Astolfi. 2017. "Organic Rankine Cycle (ORC) Power Systems: Technologies and Applications". Woodhead Publishing Series in Energy 107. Elsevier.
[13] Mikielewicz, Dariusz, Jarosław Mikielewicz. 2016. "Criteria for selection of working fluid in low-temperature ORC". Chemical and Process Engineering 37 (3) : 429-440.
[14] Ministerstwo Gospodarki RP. 2009. "Prognoza zapotrzebowania na paliwa i energię do 2030 roku. Załącznik 2. do Polityki energetycznej Polski do 2030 roku". Dostęp 04.02.2017. http://www.me.gov. pl/Energetyka/Polityka+energetyczna.
[15] Ministerstwo Gospodarki RP. 2015. "Wnioski z analiz prognostycznych na potrzeby Polityki energetycznej Polski do 2050 roku. Załącznik 2. do Polityki energetycznej Polski do 2050 roku". Dostęp 04.02.2017. http://www.cire.pl/pliki/2/2wnioskizanalizprognostycznych_ 20150803.pdf.
[16] Polskie Sieci Elektroenergetyczne. 2016. "Zestawienie danych ilościowych dotyczących funkcjonowania KSE w 2015 roku". Dostęp 04.02.2017. http://www.pse.pl/index.php?did=2870#t6_2.
[17] PwC. 2012. "Rynek ciepła w Polsce". Dostęp 04.02.2017. https://www. pwc.pl/pl/publikacje/assets/raport_rynek_ciepla_w_polsce_2012.pdf.
[18] Polska Grupa Energetyczna. 2016. "Raport środowiskowy PGE". Dostęp 04.02.2017. http://www.gkpge.pl/media/pdf/raport_srodowiskowy_ pge.pdf.
[19] Ruziewicz, Adam, Jacek Lamperski. 2015. "Analiza procesów konwersji energii w urządzeniu termoakustycznym". Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika 87 (2) : 143-159.
[20] Urząd Regulacji Energetyki. 2015. "Energetyka cieplna w liczbach - 2014". Dostęp 06.02.2017. https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/ cieplo/energetyka-cieplna-w-l/6246,2014.html.
[21] Wyrębski, Przemysław, Arkadiusz Fryze. 2014. "Odzyskiwanie ciepła ze ścieków". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 45 (10) : 385-386.
[22] Ziembicki, Piotr, Jan Bernasiński. 2013. "Eksploatacyjne aspekty doboru instalacji ciepłej wody użytkowej wspomaganej kolektorami słonecznymi". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 44 (1) : 24-28.

Zeszyt


CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - e-zeszyt (pdf) 2017-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł

Prenumerata

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Promocja
Nowość

360.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Open Access

Zeszyt

2017-4

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma