Techniczno-ekonomiczne aspekty stosowania trójgeneracyjnych układów energetycznych w podziemnych kopalniach węgla kamiennego

• Autorzy: Niewiadomski A. , Wrona P.

Warianty tytułu

EN

Technical and economic aspects of the use of trigeneration power systems in underground coal mines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystanie metanu w kopalniach podziemnych węgla kamiennego może stać się istotnym elementem oszczędności, a także może zredukować emisję tego gazu do atmosfery. W artykule przedstawiono ideę stosowania kogeneracyjnych i trójgeneracyjnych układów energetycznych zasilanych metanem pochodzącym z procesu odmetanowania w kopalniach węgla kamiennego. Podano dwa przykłady zastosowania urządzeń pracujących w układzie trójgeneracyjnym wraz z wyznaczonymi szacunkowymi korzyściami płynącymi z ich wdrożenia. Obliczono, że dla pierwszego przykładu istnieje możliwość produkcji własnej energii elektrycznej na poziomie 81 696 MWh/rok oraz ciepła użytecznego 18 8711 GJ/rok. W drugim przykładzie wartości te wynoszą odpowiednio 27 040 MWh/rok energii elektrycznej oraz 64 210 GJ/rok ciepła użytecznego. W obu przykładach zainstalowane chłodziarki mogą w całości zostać zasilone energią produkowaną przez układ, pozwalając na produkcję chłodu użytecznego w zależności od stopnia zapotrzebowania. Wykazano także, że w przedstawionych rozwiązaniach redukcja emisji CO2 osiągnięta jest w związku ze spalaniem metanu w układach i wynosi 32 % w przykładzie I oraz 15 % w przykładzie II.

EN

The usage of methane in underground coal mines can be considered significant savings and it can decrease gas emissions to the atmosphere. This paper presents the concept of the use of cogeneration and trigeneration systems fueled by methane from coal mine. Two options for the utilization of devices using the trigeneration system has been presented along with the estimated profits coming from its use. For the first example, it was computed that there is a possibility to produce electricity at the level of 81 696 MWh/year and useful heat at 18 8711 GJ/year. For the second example the values are 27 040 MWh/year and 64 210 GJ/year, respectively. The coolers that are considered in these examples can be fed by that energy in both cases and produce cool, depending on the demand. It was also proved that in the given solutions it is possible to reduce CO2 emission by 32 % in the first case and by 15 % in the second one.

Słowa kluczowe

PL

metan; kogeneracja; trójgeneracja

EN

methane; cogeneration; trigeneration

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 70, nr 12
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Niewiadomski A.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Wrona P.

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• 1. Bibbler C., Carothers P.: Overview of coal mine gas use technologies. Second International Methane Mitigation Conference Novosybirsk 2000.
• 2. Cummins Generator Technologies Products. https://www.cumminsgen-eratortechnologies.com/en/products/avk
• 3. Global Warming Potentials. United Nations Framework Convention on Climate Change. https://unfccc.int/ghg_data/items/3825.php
• 4. Informator REA. Biuletyn Centrum Badań Środowiska Abiotycznego 2004, Nr. 7-8. http://www.pgi.gov.pl/pl/wydawnictwa-geologiczne-pig-pib/seryjne/informator-rea.html
• 5. Johnson Controls Products & Solutions, Industrial HVAC. http://www.johnsoncontrols.co.uk/content/gb/en/products/building_efficiency/product_information/Integrated-HVAC-Systems/Industrial-HVAC.html
• 6. Kalina J.: Analiza i optymalizacja techniczno-ekonomiczna małych układów skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Rozprawa doktorska, Instytut Techniki Cieplnej, 21.12.2001.
• 7. Krajowe Centrum Wdrożeń Czystszej Produkcji, Główny Instytut Górnictwa. http://cp.gig.katowice.pl/
• 8. Krause E., Sebastian Z.: Zagrożenia Gazowe. Raport roczny (2012) o stanie podstawowych zagrożeń naturalnych i technicznych w górnictwie węgla kamiennego. Pod red. Konopko W. GIG. Katowice 2013, s.30-43.
• 9. MWM GmbH Produkte. http://www.mwm.net/de/produkte/
• 10. Nawrat S., Kuczera Z., Łuczak R., Życzkowski P., Napieraj S., Gatnar K.: Utylizacja metanu z pokładów węgla w polskich kopalniach podziemnych. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne. Kraków 2009.
• 11. Postrzednik S., Wawro A.: Możliwość zastosowania gazowych silników spalinowych w układach skojarzonej produkcji energii, ciepła i chłodu. Journal of KONES Internal Combustion Engines 2002, Nr 3-4.
• 12. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 18 października 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii. (Dz. U. 2012 poz. 1229 z późn. zm).
• 13. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 lipca 2011r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku uzyskania i przedstawienia do umorzenia tych świadectw, uiszczenia opłaty zastępczej i obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji. (Dz. U. 2011 nr 176 poz. 1052 z późn. zm.).
• 14. Siemag Tecberg Mine and tunnel cooling systems. http://www.siemag-tecberg.com/product-groups/underground-cooling/
• 15. Skorek J.: Technical and economical analysis of exploitation of gas fired small scale combined heat and power systems in Poland. Archiwum Energetyki 2012, T. 42 Nr. 1.
• 16. Sułkowski J., Wrona P.: Emisja CO2 do atmosfery ze zlikwidowanego szybu kopalnianego na terenie Zabrza. Zeszyty Naukowe. Górnictwo 2006. z.271.
• 17. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M., Szlązak A.: Efektywność pracy skojarzonego systemu energetyczno-chłodniczego. XXXV Jubileuszowe Dni Chłodnictwa: kierunki badań i aktualne rozwiązania techniczne urządzeń oraz systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych. Konferencja naukowo-techniczna. Rydzyna, 8–9 września 2003
• 18. Tor A., Gospodarcze wykorzystanie metanu z pokładów węgla. XVI Dni Techniki Oddziału Chorzowsko-Rudzkiego. Siemianowice Śląskie, 16 października 2012 r.
• 19. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997r Prawo energetyczne. (Dz.U. 1997 nr 54 poz. 348 z późn. zm.).