Wykorzystanie egzergii kriogenicznej skroplonego gazu ziemnego do produkcji energii elektrycznej

• Autorzy: Simla Tomasz

Warianty tytułu

EN

Exploiting the cryogenic exergy of liquefied natural gas in production of electricity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Gaz ziemny jest paliwem kopalnym o największej dynamice wzrostu udziału w światowym miksie energetycznym. Transport gazu w postaci skroplonej (LNG, ang. liquefied natural gas) stanowi alternatywę dla tradycyjnego transportu rurociągowego. Polska dołącza do światowego rynku LNG dzięki wybudowanemu w Świnoujściu terminalowi regazyfikacyjnemu. Proces skraplania gazu jest bardzo energochłonny. Część energii wykorzystanej w tym procesie zostaje zmagazynowana w LNG jako egzergia kriogeniczna. W konwencjonalnym procesie regazyfikacji egzergia ta jest tracona poprzez uwalnianie do wody morskiej lub innego czynnika służącego jako zewnętrzne źródło ciepła. Istnieje wiele koncepcji wykorzystania egzergii kriogenicznej LNG. Wśród możliwych zastosowań jest wykorzystanie LNG do produkcji energii elektrycznej poprzez użycie go jako dolnego źródła ciepła w obiegach termodynamicznych lub bezpośrednio jako czynnika obiegowego. W ramach niniejszej pracy zamodelowano cztery układy technologiczne regazyfikacji LNG: dwa układy bez odzysku „zimnej” egzergii oraz dwa układy z odzyskiem, produkujące energię elektryczną. Podstawowe dane wejściowe do modelu (strumień masowy, ciśnienie gazu) odpowiadają rzeczywistym parametrom pracy terminalu w Świnoujściu. Wykonano symulację działania wszystkich układów dla zmiennej w skali roku temperatury otoczenia. Obliczono szereg wskaźników służących do porównania między sobą poszczególnych układów, takich jak średnioroczne zużycie paliwa, sprawność egzergetyczna i wskaźnik skumulowanego zużycia energii.

EN

Natural gas is a fossil fuel, the share of which in the global energy mix is growing the fastest. Transportation of natural gas in liquefied form (LNG) is an alternative to traditional pipeline transport. Poland joins the global LNG market through the receiving terminal which was built in Świnoujście. The liquefaction process is very energy-consuming. Some energy utilised in this process gets stored in LNG as cryogenic exergy. In a conventional regasification process this exergy is destroyed by releasing to sea water or other fluid serving as an external heat source. There are numerous ideas to recover the cryogenic exergy of LNG. Among possible applications, the use of LNG to produce electricity by using it as a lower heat source in thermodynamic cycles or directly as a working fluid can be considered. In the present paper, an analysis of four regasification systems was carried out: two systems without cold exergy recovery and two systems that produce electricity. Main input data to the analysis (mass flow, pressure) correspond to real parameters of natural gas in the Świnoujście LNG receiving terminal. A simulation of operation of the systems for the whole year (with varying ambient temperature) was performed. In order to compare the analysed systems, a number of coefficients, such as average fuel consumption, exergetic efficiency and coefficient of cumulative energy consumption, was calculated.

Słowa kluczowe

PL

skroplony gaz ziemny; regazyfikacja; egzergia kriogeniczna; odzysk energii; terminal LNG w Świnoujściu

EN

LNG; regasification; cryogenic exergy; energy recovery; Świnoujście LNG terminal

• Wydawca: Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska
• Czasopismo: Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 1
• Strony: 113--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Simla Tomasz

Bibliografia

• [1] Background of natural gas, strona internetowa NaturalGas.org, http://naturalgas.org /overview/background/, dostęp 23 kwietnia 2016r.
• [2] International Energy Agency, Key World Energy Statistics, Paris (2015).
• [3] Natural gas reserves, strona internetowa British Petroleum, http://www.bp.com/en/global/ corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/natural-gas-review-byenergy-type/natural-gas-reserves.html, dostęp 24 kwietnia 2016r.
• [4] Mokhatab S., Mak J., Valappil J., Wood D., Handbook of Liquefied Natural Gas, Gulf Professional Publishing, Houston (2013).
• [5] Foss M. M., Introduction To LNG - An overview on liquefied natural gas (LNG), its properties, organization of the LNG industry and safety considerations, Center for Energy Economics, Austin (2007).
• [6] International Gas Union, 2016 World LNG report, Oslo (2016).
• [7] Główny Urząd Statystyczny, Energia 2015, Warszawa (2015).
• [8] Ministerstwo Gospodarki, Projekt polityki energetycznej Polski do 2050 roku, Warszawa (2015).
• [9] Czapigo-Czapla M., Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce według stanu na dzień 31 grudnia 2014 r., Państwowy Instytut Geologiczny / Państwowy Instytut badawczy, Warszawa (2015).
• [10] Import, strona internetowa PGNiG, http://www.pgnig.pl/pgnig/segmenty-dzialalnosci/ obrot-i-magazynowanie/import, dostęp 29 kwietnia 2016r.
• [11] Aktualności, strona internetowa Polskiego LNG, http://www.polskielng.pl/nc/biuroprasowe/aktualnosci/, dostęp 17 czerwca 2016r.
• [12] Aktualności, strona internetowa PGNiG, http://www.pgnig.pl/aktualnosci/-/newslist/id/w-czerwcu-pierwsze-dostawy-gazu-lng-dla-pgnig/newsGroupId/10184?changeYear =2016&currentPage=1, dostęp 17 czerwca 2016r.
• [13] Kaliski M., Nagy S., Rychlicki S., Siemek J., Szurlej A., Gaz ziemny w Polsce – wydobycie, zużycie i import do 2030 roku, Górnictwo i Geologia tom 5 zeszyt 3 (2010)
• [14] Terminal LNG w Polsce, strona internetowa Polskiego LNG, http://www.polskielng.pl/ lng/terminal-lng-w-polsce/, dostęp 29 kwietnia 2016r.
• [15] Polskie LNG, Projekt terminalu LNG Świnoujście – Streszczenie nietechniczne, Szczecin (2010).
• [16] Tsatsaronis G., Morosuk T., LNG–Based Cogeneration Systems: Evaluation Using Exergy-Based Analyses, InTech, Rijeka (2012).
• [17] Molenda J., Gaz ziemny. Paliwo i surowiec, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (1996).
• [18] Sharrat C., LNG terminal cold energy integration opportunities offered by contractors, LNG Journal (marzec 2012)
• [19] Romero Gómez M., Ferreiro Garcia R., Romero Gómez J., Carbia Carril J., Review of thermal cycles exploiting the exergy of liquefied natural gas in the regasification process, Renewable and Sustainable Energy Reviews 38 (2014)
• [20] Franco A., Casarosa C., Thermodynamic and heat transfer analysis of LNG energy recovery for power production, 32nd UIT Heat Transfer Conference, Pisa (2014)
• [21] Polskie LNG, Terminal LNG w Świnoujściu - szansa dla regionu, IX konferencja „Energetyka przygraniczna Polski i Niemiec – doświadczenia i perspektywy”, Sulechów (2012).
• [22] Obowiązująca baza danych klimatycznych, strona internetowa Certyfikat-energetyczny http://certyfikat-energetyczny.powiat.pl/CE_P/baza_danych_klimatycznych.html, dostęp 28 lutego 2016r.
• [23] Szargut J., Egzergia. Poradnik obliczania i stosowania, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2007)
• [24] Stanek W., Analiza termoekonomiczna w energetyce, wykład 4, Gliwice (2015)

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).