Cresterea eficientei energetice a
cladirilor publice prin utilizarea
sistemelor de cogenerare de inalta
eficienta
VALEG C r e a t i v e S o l u t i o n s
1. Conceptul de “cogenerare”
2. Bune practici europene
6. Beneficiile cogenerării, față de generarea separată (Cogenerarea vs. cazan+e.e. de la rețea)
7. Tipuri de clienți “buni” pentru micro-cogenerare
8. Dimensionarea. Cum proiectăm un sistem de cogenerare?
9. Conectarea. Cum conectam un sistem de cogenerare?
10. Studiu de caz
VALEG Sumarul prezentarii. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
VALEG Cele mai bune practici in legislatia UE C r e a t I v e S o l u t I o n s
Tara: Franta
μ-Cogen eligibila pentru “Schema suport de certificate a
eficientei energetice”
Din ianuarie 2011, μ-Cogen este eligibila pentru certificatul economisire a energiei (aka White Certificate).
A fost dezvoltata o metodologie de alocare a certificatelor (de ex. BAR TH 44 pentru sisteme de μ-Cogen cu motoare Stirling).
Tehnologiile μ-Cogen sunt deasemenea luate in calcul in metodologiile ultimului “cod al cladirilor” (réglementation thermique/ RT 2012).
In plus instalarea unui sistem μ-Cogen este o alternativa la cerintele de utilizare a energiei verzi pentru cladirile cu consumuri de 5 kWh/m2 pe an
Chiar mai mult, persoanele fizice, care isi instaleaza μ-Cogen, beneficiaza de reduceri de taxe
Tara : Germania
Programul de subventii pentru μ-Cogen si Tariful Fix Premium
Ca parte a strategiei Energiewende (tranzitia din energie), Germania a promovat μ-Cogen ca una dintre tehnologiile care genereaza economii de energie in sectoarele rezidential si comercial.
In conformitate cu legea cogenerarii, tehnologiile μ-Cogen, deasemenea, sunt eligibile pentru bonusul de cogenerare, care se adauga la pretul pietei pentru electricitatea, produsa in μ-Cogen, si vanduta in retea.
In plus, pentru a incuraja consumatorii sa opteze pentru tehnologiile μ-Cogen, atunci cand se decid sa isi schimbe centrala termica, sau sa faca o investitie in cresterea eficientei energetice a cladirii, cu un sistem μ-Cogen sub 20 kWe le permite sa obtina un grant cu o valoare intre 1.425 € si 3.325 €, in functie de puterea instalata a sistemului.
VALEG Cele mai bune practici in legislatia UE C r e a t i v e S o l u t i o n s
VALEG Germania C r e a t i v e S o l u t i o n s
2009 2010 2011 2012 2009 - 2012
No. MWel No. MWel No. MWel No. MWel No. MWel
TOTAL 5.145 546 3.528 794 4.672 583 5.342 381 18.687 2.304
<= 10 kWel 3.349 18 2.011 10 2.746 11 3.421 13 11.527 52
> 10 <= 50 kWel 1.486 38 1.132 31 1.486 40 1.469 39 5.573 148
> 50 kWel <= 2 MWel 286 121 359 138 417 175 434 186 1.496 620
> 2 <= 100 MWel 23 229 26 615 22 173 18 143 89 1.160
> 100 MWel 1 140 0 0 1 184 0 0 2 324
Sursa: BAFA data edited by German Federal Environment Agency (UBA).
Tara : Germania si Olanda
Beneficii din sisteme μ-Cogen flexibile si dispecerizabile
Mai multe initiative din Olanda si Germania utilizeaza μ-Cogen ca parte a unro proiecte pilot “smartgrid” pentru a demonstra fezabilitatea unor solutii de cogenerare sigure si flexibile avand, in acelasi timp o amprenta de carbon foarte mica,
In anul 2010, in localitatea Hoogkerk, s-au instalat mai multe dispozitive inteligente precum, masini de spalat, pompe de caldura, panouri solare, sisteme μ-Cogen. Conectand aceste dispozitive si coordonand consumul de energie au rezultat valori de consum de varf mai mici si s-a redus, in mod semnificativ, incarcarea retelei de distributie in zona.
Sistemele virtuale de (co)generare (VPP) – sunt grupuri de sisteme de generare distribuita a energiei, localizate intr-o arie geografica, fara legatura fizica intre ele, si operate de o entitate centrala care utilizeaza sisteme integrate de conducere in timp real, care pot beneficia de flexibilitatea sistemelor μ-Cogen.
VALEG Cele mai bune practici in legislatia UE C r e a t I v e S o l u t I o n s
Tara : Germania si Olanda
Beneficii ale sistemelor de μ-Cogen flexibile si dispecerizabile
In acest moment exista, in functiune, mai multe proiecte pilot in Germania si Olanda, care testeaza fezabilitatea tehnica si economica a centralelor virtuale (VPP), unele integrand doar sisteme de micro-cogenerare iar altele integrand sub aceeasi umbrela virtuala , pe langa sisteme μ-Cogen si pompe de caldura, turbine eoliene sau parcuri fotovoltaice.
Un astfel de proiect este EnergieBlock, initiat in 2012 de Trianel, care conecteaza 25 de sisteme μ-Cogen. Avantajul unei centrale virtuale (VPP) rezulta din capacitatea de a modula in mod eficient si flexibil puterea generata pentru a face fata varfurilor de sarcina (de consum) si pentru a compensa variatiile de putere generata ale sistemelor eoliene sau solare.
VALEG Cele mai bune practici in legislatia UE C r e a t i v e S o l u t i o n s
Tara : Regatul Unit al Marii Britanii
“Instaleaza si apoi informeaza operatorul de retea” despre conectarea
unui sistem de micro-cogenerare destinat consumului propriu
Procedura de conectare simplificata la retea (ER G83/2 ) a sistemelor de generare, pentru productia proprie, care livreaza mai putin de 16 A pe faza (www.microgenerationcertification.org) :
- Instalarea se face de catre un instalator certificat
- Odata ce unitatea este instalata, instalatorul este obligat sa
- Notifice operatorul de retea in maximum 28 de zile
- Transmita opertorului de retea informatiile tehnice referitoare la unitatea de generare
- Conectarea este aprobata in cel mai scurt timp posibil
VALEG Cele mai bune practici in legislatia UE C r e a t i v e S o l u t i o n s
1. H.G. 494/2014 privind modificarea HG 1215/2009
2. H.G. 1215/2009, privind stabilirea criteriilor și a condițiilor necesare implementării schemei de sprijin pentru promovarea cogenerării de înaltă eficiență pe baza cererii de energie termică utilă
3. H.G. 209/2007, priving promovarea cogenerarii bazate pe cererea de energie termica utila
In Romania ne lipseste reglementarea referitoare la
“tariful fix – feed in tarrif” pentru producatorii de energie cu
puterea instalata de la 1 kWel la 1 MWel !!!!
Mai multe informatii pe : www.anre.ro
VALEG Legislatia romaneasca C r e a t i v e S o l u t i o n s
Concluzii (Micro)cogenerarea este dezvoltata atat in tari cu un raport mare al preturilor
El./Gaz: Italia, UK, Germania, Belgia, UK In Germania si Belgia cogenerarea, suplimentar fata de raportul El./Gaz foarte bun,
beneficiaza si de scheme suport promovate de state Microcogenerarea este dezvoltata si in tari cu un raport mic El./Gaz: Danemarca,
Austria, Olanda, Franta beneficiind de scheme “feed-in tarif” foarte convenabile
In UE se fac eforturi pentru a ajuta “decolarea” domeniului Directiva 27/2012 – Eficienta energetica a CE
Rezolutia Parlamentului European referitoare la microgenerare (generarea de energie electrică si termică la scară redusă) – 2013
COGEN Europe Position Paper – 2013 estimeaza un potential de 5 GWe, in 2025, adica aprox. 50.000 de sisteme de microcogenerare, de 100 kWel, la nivelul UE.
Mai multe opinii care sustin (micro)cogenerarea la www.cogeneurope.eu
VALEG Care este viitorul microcogenerarii? C r e a t i v e S o l u t i o n s
Producerea energiei in cogenerare Producerea separata a energie
Energie generata in cogenerare
Energie electrica cumparata de la furnizor/ Energie (in gaz) utilizata de cazan pentru a produce aceeasi cantitate de en. termica ca si cogenerarea
Electric
Qg*𝛈el
Qg*𝛈el
Furnizor de electricitate
Furnizor gaz 𝛈el
Qg
𝛈th
Termic
Ucald* Qg*𝛈th Ucald*Qg*𝛈th/𝛈caz Furnizor de gaz
VALEG Comparatie, cogenerare vs. producere separata C r e a t i v e S o l u t i o n s
Cgaz cogen = 1 Cel + Cgaz caz
𝛈el * Pel/Pg + Ucald*𝛈th/𝛈caz
Daca notam: A= 1/(𝛈el * Pel/Pg + Ucald* 𝛈th/𝛈caz), atunci rezulta ca
Cgaz cogen = (Cel + Cth cazan)* A
Iar economia creata de microcogenerare, la costurile cu combustibilul, va fi
Δ= (Cel + Cth cazan) - Cgaz cogen = (Cel + Cth cazan) *(1-A)
Δ (%) = 1-A (%)
* ( )
VALEG Comparatie, cogenerare vs. producere separata C r e a t i v e S o l u t i o n s
Preturi tipice in Romania
Pgaz = 30 Euro/MWh Randament tipic cazan: 𝛈 caz = 90%
Pel MT = 90 Euro/MWh Ucald = 100% - 50% - 0%
Pel JT = 120 Euro/MWh Pcald RADET = 40 Euro/MWh
Motor de 20 kWel Motor de 100 kWel Motor de 1.000 kWel
𝛈el = 32 % 𝛈el = 30,5 % 𝛈el = 40 %
𝛈th = 64 % 𝛈th = 59,9 % 𝛈th = 46 %
La o utilizare a caldurii de 100%, rezulta o economie de:
49,8 % 47% 41,6%
La o utilizare a caldurii de 50%, rezulta o economie de:
38,9 % 35,6% 31,3%
La o utilizare a caldurii de 0%, rezulta o economie de:
21,9 % 18,0% 16,7%
Vom face in continuare o analiza mai aprofundata, examinand DRI, RIR si VAN pentru mai multe tipuri de
sisteme de microcogenerare, mentinand aceleasi valori pentru preturile gazului si energiei electrice.
VALEG Comparatie, cogenerare vs. producere separata C r e a t i v e S o l u t i o n s
Cgaz cogen Cel + Cgaz caz
1 𝛈el * Pel/Pg + Ucald*𝛈th/𝛈caz ͇
VALEG Impactul pretului gazului si al electricitatii C r e a t i v e S o l u t i o n s
Pentru un sistem de cogenerare de 20 kWel/40 kWth:
𝛈el = 32 % , 𝛈th = 64 % , 𝛈 caz = 85%, Ucald = 100%
Cgaz cogen Cel + Cgaz caz
1 0,32* Pel/Pg + 0,75 ͇
93%
81%
72% 64%
58% 53%
49% 46%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Pel/Pg
Ccogen/Cprod sep (%)
7%
19%
28%
36% 42%
47% 51%
54%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Reducere (%)
Pel/Pg 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
VALEG Impactul pretului gazului si al electricitatii C r e a t i v e S o l u t i o n s
Pentru un sistem de cogenerare de 100 kWel/200 kWth:
𝛈el = 30,5 % , 𝛈th = 59,9 % , 𝛈 caz = 85%, Ucald = 100%
Cgaz cogen Cel + Cgaz caz
1 0,305* Pel/Pg + 0,704 ͇
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
1%
14%
24% 32%
38% 44%
48% 52%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Reducere (%)
Pel/Pg
99%
86%
76% 68%
62% 56%
52% 48%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%Ccogen/Cprod sep
Pel/Pg
VALEG Impactul pretului gazului si al electricitatii C r e a t i v e S o l u t i o n s
Pentru un sistem de cogenerare de 1.000 kWel/1.100 kWth:
𝛈el = 40 % , 𝛈th = 46 % , 𝛈 caz = 85%, Ucald = 100%
Cgaz cogen Cel + Cgaz caz
1 0,4* Pel/Pg + 0,541 ͇
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
106%
88%
75%
65% 57%
52% 47%
43%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Ccogen/Cprod sep
Pel/Pg -6%
12%
25%
35% 43%
48% 53%
57%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Pel/Pg
Reducere (%)
VALEG Impactul pretului gazului si al electricitatii C r e a t i v e S o l u t i o n s
Corelarea pretului la electricitate si gaz in SUA
VALEG Corelarea pretului la electricitate si gaz in SUA C r e a t i v e S o l u t i o n s
Cgaz cogen Cel + Cgaz caz
1 𝛈el * Pel/Pg + Ucald*𝛈th/𝛈caz ͇
Vom studia cazurile: 1. Cu modulare, urmarind sarcina termica 2. Cu esaparea caldurii in exces
VALEG Efectul reducerii sarcinii termice C r e a t i v e S o l u t i o n s
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
50% 60% 70% 80% 90% 100%
114 kWel
600 kWel
237 kWel
100 kWel
Durata de recuperare a investitiei
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
50% 60% 70% 80% 90% 100%
114 kWel
600 kWel
237 kWel
100 kWel
RA
Rata Interna de rentabilitate
-100,000
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
50% 60% 70% 80% 90% 100%
114 kWel
600 kWel
237 kWel
100 kWel
Valoarea Actualizata Neta
VALEG DRI, RIR, VAN: Efectul reducerii sarcinii termice C r e a t i v e S o l u t i o n s
1. Performanta unui sistem de microcogenerare (timp de recuperare a investitiei, RIR, VAN) este
foarte sensibila la incarcarea termica.
2. Performanta unui sistem de microcogenerare (timp de recuperare a investitiei, RIR, VAN), in cazul
urmaririi sarcinii termice scade fata de varianta esaparii, in atmosfera, a caldurii in exces !!!
Explicatie ??
3. Cu cat puterea instalata scade, cu atat sensibilitatea performantei sistemului de microcogenerare,
la variatia incarcarii termice (esapare sau modulare) este mai mare.
1. Aceeasi scadere a incarcarii termice provoaca o degradare mai mare a performantei sistemului de microcogenerare de
putere mai mica.
4. Pentru segmentul de piata, cu puterea instalata cuprinsa intre 10 kWel si 20 kWel, scaderea sub
80% a incarcarii termice, fata de puterea termica instalata face investitia nefezabila (VAN negativ).
5. Pentru segmentul de piata, cu puterea electrica instalata cuprinsa intre 30 kWel si 50 kWel, VAN
devine negativ la incarcari termice cuprinse intre 60% si 70% fata de puterea termica nominala.
6. Pentru segmentul de piata, cu puterea electrica instalata cuprinsa intre 100 kWel si 500 kWel, VAN
devine negativ la incarcari termice sub 50% din puterea termica nominala.
VALEG Efectul reducerii sarcinii termice. Concluzii. C r e a t i v e S o l u t i o n s
Producerea energiei in microcogenerare
Producerea separata a energiei
Energie primara (in gaz) utilizata de cogenerare
Energie electrica cumparata de la furnizor/ Energie (in gaz) utilizata de cazan pentru a produce aceeasi cantitate de en. termica ca si cogenerarea
Randament
Electric
𝛈el Qg*𝛈el
Qg*𝛈el
Furnizor de electricitate
Furnizor gaz Qg
Termic 𝛈th
Qg*𝛈th Qg*𝛈th COP
Furnizor de electricitate
VALEG Microcogenerare vs. pompa de caldura C r e a t i v e S o l u t i o n s
Pret gaz = 30 Euro/MWh Pret gaz = 30 Euro/MWh
Pret el = 120 Euro/MWh Pret el = 90 Euro/MWh
Rand. el. = 32%
Rand. th. = 64%
Concluzii 1. La valori mari ale raportului Pel/Pgaz, cogenerarea este net superioara PDC 2. Valoarea COP-ului PDC nu este esentiala in competitia microcogenerare vs. PDC 3. In situatia in care, valoarea minima a consumului de electricitate este mult mai
mica decat valoarea minima a consumului termic, al locatiei, microcogenerarea poate lucra in tandem cu PDC, alimentand PDC cu electricitatea ieftina produsa de microcogenerare.
COP Δ (%)
2 60,9%
2,5 56,6%
3 53,1%
3,5 50,3%
4 47,9%
4,5 45,9%
5 44,2%
5,5 42,7%
COP Δ (%)
2 47,9%
2,5 42,1%
3 37,5%
3,5 33,7%
4 30,6%
4,5 27,9%
5 25,6%
5,5 23,6%
VALEG Microcogenerare vs. pompa de caldura C r e a t i v e S o l u t i o n s
133
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1,400
1,600kWth Curba clasata termica CT …
Ore
3
0
5
10
15
20
25kWel kWel Curba clasata electrica CT …
Ore
μ-cogenerare
Gaz
natural
Centrala
termica
de cartier
3 kWel
40 kWth
17 kWel ?
VALEG Microcogenerare vs. pompa de caldura C r e a t i v e S o l u t i o n s
133
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1,400
1,600kWth Curba clasata termica CT …
Ore
3
0
5
10
15
20
25kWel kWel Curba clasata electrica CT …
Ore
μ - cogenerare
+PDC
Gaz
natural
Centrala
termica
de cartier
3 kWel
17 kWel
68 kWth
40 kWth
108 kWth
VALEG Cum procedam daca consumul termic >> consumul electric? C r e a t i v e S o l u t i o n s
𝛈el = 32%
𝛈th = 64%
𝛈caz = 90%
μ - cogenerare
+PDC cu COP=4
Gaz
natural
Centrala
termica
de cartier
3 kWel
17 kWel
68 kWth
40 kWth
108 kWth
Iar economia creata de microcogenerare+PDC, la costurile cu combustibilul, va fi
Δ= (Cel + Cth cazan) - Cgaz cogen+PDC = (Cel + Cth cazan) *(1-A)
Δ (%) = 1-A (%)
133 0
200400600800
1,0001,2001,4001,600
Curba clasata termica CT …
Ore
3
0
5
10
15
20
25
Curba clasata electrica CT …
Ore
COP Δ 1 6,2%
1,5 19,6%
2 29,7%
2,5 37,5%
3 43,8%
3,5 48,9%
4 53,1%
4,5 56,7%
5 59,8%
5,5 62,5%
VALEG Microcogenerare + pompa de caldura C r e a t i v e S o l u t i o n s
𝛈el = 32%
𝛈th = 64%
𝛈caz = 90%
μ - cogenerare
+cazan electric
Gaz
natural
Centrala
termica
de cartier
3 kWel
17 kWel
16,15 kWth
40 kWth
56,15 kWth
Iar economia creata de microcogenerare+PDC, la costurile cu combustibilul, va fi
Δ= (Cel + Cth cazan) - Cgaz cogen+PDC = (Cel + Cth cazan) *(1-A)
Δ (%) = 1-A (%)
56,15 0
200400600800
1,0001,2001,4001,600
Curba clasata termica CT …
Ore
3
0
5
10
15
20
25
Curba clasata electrica CT …
Ore
COP Δ 0,95 4,7%
1 6,2%
1,5 19,6%
2 29,7%
2,5 37,5%
3 43,8%
3,5 48,9%
4 53,1%
4,5 56,7%
5 59,8%
5,5 62,5%
VALEG Microcogenerare + cazan electric C r e a t i v e S o l u t i o n s
32 29
82 47
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450Curbele clasate electrica si termica kWel / kWth
41 29 29
47
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Curbele lunare de sarcina electrica si termica
kWel / kWth
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este de aprox. doua ori mai mare decat consumul electric minim Consum adaptat sistemelor de microcogenerare, cu coeficient de cogenerare apropiat de 2 Integrare hidraulica de tip serie Solutie: 33 kWel/72 kWth Setare: urmarire sarcina electrica
VALEG Bazin de inot C r e a t i v e S o l u t i o n s
24.2
13.4 8.3 8.1 8.1
18.8 12.1
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWel / kWth
Curbele clasate electrica si termica kWel / kWth
Luna
kWel / kWth kWel / kWth
8.3 12.1
18.8
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curbele lunare de sarcina electrica si termica
kWel / kWth
Luna
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este de aprox. doua ori mai mare decat consumul electric minim Consum adaptat sistemelor de microcogenerare, cu coeficient de cogenerare apropiat de 2 Integrare hidraulica de tip serie Solutie: 6 kWel/13 kWth Setare: urmarire sarcina electrica
VALEG Hotel mic, fara piscina C r e a t i v e S o l u t i o n s
61
34 37 27
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWel / kWth kWel / kWth
Curbele clasate pentru anul 2014
Luna
kWel / kWth kWel / kWth
59
32 27
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curbele lunare de sarcina electrica si termica pentru anul 2014
kWel / kWth
Luna
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este mai mare decat consumul electric minim Consum neadaptat sistemelor de microcogenerare Se dimensioneaza dupa sarcina termica minima, puterea instalata electrica rezulta Integrare hidraulica de tip serie Solutie: 20 kWel/40 kWth Setare: urmarire sarcina termica
VALEG Centru spa cu piscina si saune C r e a t i v e S o l u t i o n s
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este aproximativ egal cu consumul electric minim Consum neadaptat sistemelor de microcogenerare Se dimensioneaza dupa sarcina termica minima, puterea instalata electrica rezulta
Potential pentru instalare chiller cu ab(d)sorbtie, daca are sistem centralizat de racire Integrare hidraulica de tip serie Solutie: 33 kWel/72 kWth Setare: urmarire sarcina electrica
50 46
124
71
0
100
200
300
400
500
600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWel / kWth
Curbele lunare de sarcina pentru anul 2014
Luna
78 47 46 45
36 74 71
0
100
200
300
400
500
600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Luna
kWel / kWth
Curbele clasate pentru anul 2014
VALEG Ansamblu imobiliar nou fara piscina C r e a t i v e S o l u t i o n s
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este foarte mic comparat cu consumul electric minim Se dimensioneaza dupa? Discutie… Setare: urmarire sarcina… ? Discutie….
81 74 69
24 8 5
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Luna
kWel / kWth
Curbele clasate pentru anul 2013
5
24
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Luna
kWel / kWth
Curbele de sarcina pentru anul 2013
VALEG Spital Bucuresti C r e a t i v e S o l u t i o n s
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este mai mare decat dublul consumului electric minim Consum adaptat sistemelor de microcogenerare Se dimensioneaza dupa sarcina electrica minima, puterea instalata termica rezulta Integrare hidraulica de tip serie cu acumulator de caldura Setare: urmarire sarcina electrica
10.7 9.7
24 23
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWel / kWth kWel / kWth
Luna
kWel / kWth kWel / kWth
Curbele clasate
10.0 25.0 25.0
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curbele lunare de sarcina electrica si termica
kWel / kWth
Luna
VALEG Scara de bloc vechi C r e a t i v e S o l u t i o n s
VALEG Centre spa cu piscina si saune C r e a t i v e S o l u t i o n s
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este mai mic decat consumul electric minim Consum neadaptat sistemelor de microcogenerare, insa puterea mare consumata face site-ul interesant Se dimensioneaza dupa sarcina termica minima, puterea instalata electrica rezulta Integrare hidraulica de tip paralel Setare: urmarire sarcina termica
406 345 335 335
309
261 261
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Luna
kWel / kWth
Curbele clasate pentru anul 2014
335 309 361
261
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWel / kWth
Curbele lunare de sarcina pentru anul 2014
Luna
VALEG Centrala termica de termoficare C r e a t i v e S o l u t i o n s
Caracteristici, solutii Consumul termic minim este de 24 de ori mai mare decat consumul electric minim Consum neadaptat sistemelor de microcogenerare, insa puterea mare consumata face site-ul interesant Se poate instala un sistem de microcogenerare de 50 kWel/90 kWh si o pompa de caldura de 160 kWth (care la un COP=4 are un consum de 40 kWel) Se dimensioneaza dupa sarcina termica minima, puterea instalata electrica rezulta Integrare hidraulica de tip serie, cu preincalzirea apei din reteaua publica inainte de a intra in sistemul de cogenerare Setare: urmarire sarcina termica
54 20 12 12
312 289
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curbele lunare de sarcina electrica si termica
kWel / kWth
289 312
53 12 53
0
200
400
600
800
1,000
1,200
Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov Dec
kWel / kWth
Curbele clasate electrica si termica
Metodologie de dezvoltare
a unui proiect de
(micro)cogenerare
VALEG Centrala termica de termoficare C r e a t i v e S o l u t i o n s
1. Evaluarea site-ului
2. Dimensionarea sistemului de microcogenerare
3. Conectarea, din punct de vedere electric, a sistemului de microcogenerare
VALEG Avem o oportunitate cum procedam ? C r e a t i v e S o l u t i o n s
1. Exista, in locatie, consum simultan de energie electrica si termica/frig ?
Care este durata perioadei de consum simultan (8.760 ore, <7.000 ore (80%),…, <5.000 ore (57%)?
S-ar putea consuma energie termica si vara (de exemplu pentru a produce frig) ?
2. Costul a 1 MWh electric raportat la costul a 1 MWh inglobat in gaz >4/> 3?
Costul a 1 MWh electric trece de 80 Euro ?
Costul a 1 MWh in gaz este sub 30 Euro/MWh?
3. Are factura de energie (electricitate+energie termica/gaz) are o pondere importanta in costurile
produselor/serviciilor furnizate de client ?
4. Cazanul utilizat pentru a produce caldura, este vechi, cu randament <85%?
5. Este planificata o extensie a capacitatii de productie ?
6. Este planificata o reparatie capitala a activului (cladire, fabrica, …) ?
DACA RASPUNDETI CU DA LA CEL PUTIN 4 INTREBARI,
MERITA SA EVALUATI IMPACTUL CONSTRUIRII UNEI
CENTRALE DE MICROCOGENERARE !
VALEG Lista de verificare, preliminara C r e a t i v e S o l u t i o n s
VALEG Comparatie pret e.e. vs. pret gaz. C r e a t i v e S o l u t i o n s
94.0%
2.0% 4.0%
0.0%
20.0%
40.0%
60.0%
80.0%
100.0%
120.0%
Pierdere
Acciza
Pret gaz
Structura pretului electricitatii produse in cogenerare
Pret total 0,111 lei/kWh Factur
a furnizo
r de gaz 12.7%
29.80%
39.9%
2.9% 2.3% 3.1%
6.8% 0.5%
2.2%
0.00%
20.00%
40.00%
60.00%
80.00%
100.00%
120.00%
Taxa de cogenerare
Acciza
Certificate Verzi
Servicii de sistem
Tarif de introducerein retea (TG)Tarif de extrageredin retea (TL)Tarif de distributiee.e.Pretul pierderilor+profit furnizorPretul energiei utile
Structura pretului electricitatii cumparate de la retea . Pret total 0,4532 lei/kWh
Factura furnizor electricitate
Din grafice rezulta ca: 1. Energia electrica ajunge la consumatorul final “insotita” de multe taxe si tarife care ii cresc pretul pentru acesta 2. Peste 50% din aceste taxe si tarife se elimina daca energia electrica ar fi produsa local 3. Energia continuta in gazul natural este “insotita” de, semnificativ, mai putine taxe si tarife 4. Raportul dintre costul e.e. si costul GN, pentru cons. final, poate ajunge la 3 sau chiar 4 (3,3 in cazul prezentat)
Rezulta că ar fi util dacă, utilizând gazul disponibil în locație, am putea produce energie electrică.
O astfel de soluție este cogenerarea de înaltă eficiență!
Aceste taxe nu se mai platesc in cazul folosirii a energiei electrice
produse de cogenerare
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DeckW
Consumul lunar de caldura Consumul lunar de electricitate
Curbele de sarcina pentru un consumator ipotetic
VALEG Cum se dimensioneaza ? C r e a t i v e S o l u t i o n s
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DeckW
Consumul lunar de caldura Consumul lunar de electricitate
Curbele de sarcina pentru un consumator ipotetic
Niciodata !
Pierderi datorita supradimensionarii Caldura in exces este disipata in atmosfera
VALEG Cum se dimensioneaza ? C r e a t i v e S o l u t i o n s
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DeckW
Consumul lunar de caldura Consumul lunar de electricitate
Curbele de sarcina pentru un consumator ipotetic
Pierderi datorita supradimensionarii Caldura in exces este disipata in atmosfera
In anumite cazuri
VALEG Cum se dimensioneaza ? C r e a t i v e S o l u t i o n s
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DeckW
Consumul lunar de caldura Consumul lunar de electricitate
Curbele de sarcina pentru un consumator ipotetic
Pierderi datorita supradimensionarii Caldura in exces este disipata in atmosfera
Recomandat
VALEG Cum se dimensioneaza ? C r e a t i v e S o l u t i o n s
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DeckW
Niciodata !
In anumite cazuri
Recomandat
Consumul lunar de electricitate Consumul lunar de caldura Puterea instalata care nu produce pierderi
Pentru a fi eficient, din punct de vedere economic, un sistem de microcogenerare trebuie proiectat pentru a functiona o perioada cat mai lunga de timp/an (ideal 8.760 ore/an, uzual 8000 ore/an, dar nu mai putin de 5.000 – 6.000 ore/an).
In consecinta:
1. Puterea instalata trebuie sa fie 90% - 95% din minimul puterii consumate electrice sau
termice.
2. In exemplul din grafic, sistemul de microcogenerare va avea o putere instalata capabila
sa livreze aproximativ 200 kW termici si 100 kW electrici.
3. In lunile in care puterea electrica instalata este depasita, se importa energie electrica de
la sistem
4. In lunile in care puterea termica instalata este depasita, se utilizeaza cazanele de varf
VALEG Cum se dimensioneaza ? C r e a t i v e S o l u t i o n s
Rezervor de stocare a apei calde menajere.
Capacitate 4*3 mc = 12 mc
Reteaua de Joasa Tensiune (JT) a proprietatii /cladirii
Reteaua electrica a distribuitorului local
Contoar de en. electrica cumparata PLATESC
100 – 110 € /MWh
Contoar de energie electrica vanduta PRIMESC
55 – 66 €/MWh + 38 € /MWh bonus =
93 – 104 € /MWh
NU !!! Produc ieftin Vand ieftin Cumpar scump
PIERDERE !!!
PIERD 6 – 7 €/MWh
Spre circuitul de a.c.m. al proprietatii Apa calda
VALEG Cum NU se conecteaza d.p.v. electric? C r e a t i v e S o l u t i o n s
Rezervor de stocare a apei calde menajere.
Capacitate 4*3 mc = 12 mc
Reteaua de JT a proprietatii /cladirii
Reteaua electrica a distribuitorului local
Contoar de energie electrica cumparata de la furnizor
100 – 110 Euro/MWh
Contoar de energie electrica produsa local, pentru nevoile proprii
50 – 60 €/MWh
Limita de jurisdictie/proprietate din punct de vedere electric
DA !!! Produc ieftin Consum ieftin
Economisesc 40 - 50 € la fiecare MWh produs in microcogenerare
Doar pentru varfurile
de sarcina
Contoar de energie electrica ce masoara consumul
locatiei
Apa calda Spre circuitul de a.c.m. al proprietatii
VALEG Cum se conecteaza d.p.v. electric? C r e a t i v e S o l u t i o n s
C O G E N
A C U C M A U L L D A U T R O A R
C A Z A N
C A A P L A D A
CIRCUITE DE REGLARE
Conectarea “in paralel” cu celelalte surse de caldura
VALEG Cum se conecteaza d.p.v. hidraulic? C r e a t i v e S o l u t i o n s
C O G E N
A C U C M A U L L D A U T R O A R
C A Z A N
C A A P L A D A
CIRCUITE DE REGLARE
Conectarea “in serie” cu celelalte surse de caldura
VALEG Cum se conecteaza d.p.v. hidraulic? C r e a t i v e S o l u t i o n s
Combustibil
Electricitate
Caldura
Energie mecanica
CO2
Frig
VALEG ”Produse” secundare utile C r e a t i v e S o l u t i o n s
Sursa
de
energie
Consumatori de
energie
Alte
idei ?
VALEG Organizatii active in promovarea cogenerarii C r e a t i v e S o l u t i o n s
Cogen Europe: www.cogeneurope.eu
Delta Energy and Environment: http://www.delta-ee.com
Cogeneration Observatory and Dissemination Europe: http://www.code2-project.eu/about/
Energy Saving Trust: http://www.energysavingtrust.org.uk/domestic/micro-chp
How the UK supports the use of combined heat and power: https://www.gov.uk/combined-heat-and-power#page-navigation
Carti/manuale despre (micro)cogenerare: https://www.aeeprograms.com/store/
RoSEFF: https://www.seff.ro/
Fondul Român pentru Eficienţa Energiei : http://www.free.org.ro/
Autoritatea Nationala de Reglementare in domeniul Energiei: www.anre.ro
Dynamic Gym and Spa Caransebes
Suprafata utila: aprox. 1.000 mp
Volumul piscinei: 300 mc
Consumatori electrici: pompe,
ventilatoare, CTA, iluminat
Consumatori termici: piscina,
jacuzzi, a.c.m., incalzire
VALEG Studiu de caz .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
Sistemul de cogenerare, propus, are urmatoarele caracteristici: Tipul/Producatorul echipamentului: Combustibilul utilizat: gaz natural, propan sau butan Puterea electrica instalata: 20 kWel, cu modulatie, pana la 50 % din nominal
Randamentul electric: 32% Puterea termica instalata: 40 kWel, cu modulatie, pana la 62,5 % din nominal
Randamentul termic: 64 % Temperatura maxima pe retur, la circuitul de racire a motorului: 75 grade C Nivelul de zgomot: mai mic de 49 dB(A). Nivelul emisiilor: NOx < 100 mg/Nmc, CO < 50 mg/Nmc Dimensiunile: 1.250 x 750 x 1.110 mm Masa: aprox. 750 Kg Intervalul intre doua operatii de intretinere: max. 6.000 ore de functionare
Deoarece echipamentul propus a fi utilizat este inclus in Lista Eligibila de Masuri si Echipamente (LEME), a RoSEFF , un procent de 10% din valoarea investitiei poate fi finantata, sub forma de grant (imprumut nerambursabil), de catre RoSEFF. RoSEFF (www.seff.ro) este un program de sprijin pentru investitii in cresterea eficientei energetice finantat de BERD.
VALEG Studiu de caz. Solutia. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
Unitatea de cogenerare
Panoul electric si de automatizare
Distribuitorul de caldura
Bazinul de stocare/Acumulatorul de caldura
VALEG Studiu de caz. Solutia. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
Apa calda Rezervor de
stocare/Acumulator de caldura
Spre consumatorii din locatie
Reteaua de Joasa Tensiune (JT) a proprietatii /cladirii
Reteaua electrica a distribuitorului local
Contoar de energie electrica cumparata de la furnizor
109 Euro/MWh
Contoar de energie electrica produsa local, pentru nevoile proprii
54 €/MWh
Limita de jurisdictie/proprietate din punct de vedere electric
DA !!! Produc ieftin Consum ieftin
Economisesc 40 - 50 € la fiecare MWh produs in cogenerare
Doar pentru varfurile
de sarcina
VALEG Studiu de caz. Solutia. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
First message Total hours
Hours run
Total stops
Hours/Start
Elec. Prod
Heat prod
Fuel Cons
Elec sold
Site elec. cons (meas)
2014-01-02 10:14 715 653 82 7,0 13.089 25.887 45.019 0 15.234
2014-02-01 06:47 665 574 135 4,0 11.259 22.369 38.863 0 15.946
2014-03-01 12:27 717 666 177 3,0 12.176 24.583 42.549 0 15.234
2014-04-01 00:10 719 658 295 2,0 11.681 23.709 41.001 0 15.234
2014-05-01 00:00 730 626 323 1,0 10.093 21.031 36.102 0 12.464
2014-06-01 02:53 711 635 143 4,0 9.149 19.769 33.591 0 10.978
2014-07-01 01:12 739 694 88 7,0 9.746 21.221 35.988 0 11.068
2014-08-01 03:26 740 691 123 5,0 10.128 21.765 37.038 0 11.943
2014-09-01 08:53 740 691 123 5,0 10.128 21.765 37.038 0 11.943
2014-10-30 08:38 740 691 123 5,0 10.128 21.765 37.038 0 11.943
2014-11-01 00:01 714 692 89 7,0 11.862 24.356 41.977 0 14.382
2014-12-01 05:47 743 714 104 6,0 13.054 26.365 45.626 0 16.160
TOTALURI MEDII 2014 8.673 7.985 1.805 56 132.493 274.585 471.830 0 162.529
VALEG Studiu de caz. Statistici. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
P med prod P med cons 𝛈 (%) medii lunare First message Running
hours Electric (kWel)
Termic (kWth)
Cogen factor
In gaz (kW)
Electrica (CHP+
grid
Prod e.e. /Cons site
Electric Termic Total
2014-01-02 10:14 91,3% 20,04 39,64 0,51 68,9 23,3 85,9% 32,0% 62,1% 94,1%
2014-02-01 06:47 86,3% 19,61 38,97 0,50 67,7 27,8 70,6% 31,9% 62,2% 94,0%
2014-03-01 12:27 92,9% 18,28 36,91 0,50 63,9 22,9 79,9% 31,5% 62,4% 93,9%
2014-04-01 00:10 91,5% 17,75 36,03 0,49 62,3 23,2 76,7% 31,3% 62,5% 93,8%
2014-05-01 00:00 85,8% 16,12 33,60 0,48 57,7 19,9 81,0% 30,8% 62,9% 93,7%
2014-06-01 02:53 89,3% 14,41 31,13 0,46 52,9 17,3 83,3% 30,0% 63,6% 93,5%
2014-07-01 01:12 93,9% 14,04 30,58 0,46 51,9 15,9 88,1% 29,8% 63,7% 93,5%
2014-08-01 03:26 93,4% 14,66 31,50 0,47 53,6 17,3 84,8% 30,1% 63,5% 93,5%
2014-09-01 08:53 93,4% 14,66 31,50 0,47 53,6 17,3 84,8% 30,1% 63,5% 93,5%
2014-10-30 08:38 93,4% 14,66 31,50 0,47 53,6 17,3 84,8% 30,1% 63,5% 93,5%
2014-11-01 00:01 96,9% 17,14 35,20 0,49 60,7 20,8 82,5% 31,1% 62,7% 93,7%
2014-12-01 05:47 96,1% 18,28 36,93 0,50 63,9 22,6 80,8% 31,5% 62,4% 93,9%
TOTALURI MEDII 2014 92,1% 16,59 34,39 0,48 59,1 20,4 81,5% 30,9% 62,9% 93,7%
VALEG Studiu de caz. Statistici. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
0
20
40
60
80
100
120
140
Ian Feb Mar Apr May Iun Iul Aug Sept Oct Nov Dec
E.e de la retea (kW)
E.e de la cogenerare (kW)
Consum GN (kW)
Profilul de consum al locatiei, anul 2014
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
Ian Feb Mar Apr May Iun Iul Aug Sept Oct Nov Dec
Factura GN+e.e fara cogen. (lei/luna)
Costul GN ptr. cogen+pret ment.(lei/luna)
Total economie lunara (lei/luna)
Costuri si economii la Caransebes, anul 2014
VALEG Studiu de caz. Statistici. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
Partea cea mai dificila a fost sa convingem clientul sa renunte la o
solutie de 75 kWel – 100 kWel
Dificultati mari cu obtinerea ATR-ului de catre client
Primele 2-3 luni au fost dificile (curba de invatare)
Statisticile obtinute confirma justetea solutiei (20 kWel/40 kWth)
Operarea si mentenanta sunt facute de client fara probleme
VALEG Studiu de caz. Experienta si concluzii. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s
1. Conceptul de “cogenerare”
2. Bune practici europene
6. Beneficiile cogenerării, față de generarea separată (Cogenerarea vs. cazan+e.e. de la rețea)
7. Tipuri de clienți (industrii) “buni” pentru cogenerare
8. Dimensionarea. Cum proiectăm un sistem de cogenerare?
9. Conectarea. Cum conectam un sistem de cogenerare?
10.Studiu de caz
VALEG Recapitularea principalelor informații. .
C r e a t i v e S o l u t i o n s