Efektywność energetyczna i sprawność wytwarzania w kogeneracji

• Autorzy: Smyk Adam , Laskowski Rafał , Szymczyk Jacek

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2021.7-8.2

Warianty tytułu

EN

Energy Efficiency in Cogeneration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce w ostatnich latach ma miejsce znaczący rozwój kogeneracji mający na celu zwiększenie efektywności krajowych systemów ciepłowniczych oraz ograniczenie zużycia energii pierwotnej na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Ustawa o wsparciu wysokosprawnej kogeneracji [22] zawiera mechanizmy wsparcia kogeneracji w postaci premii kogeneracyjnej. Na wsparcie innego rodzaju (np. NFOŚiGW) mogą liczyć systemy ciepłownicze, które uzyskają status efektywnych, a taki status daje m.in. wytwarzanie co najmniej 75% ciepła w kogeneracji [16]. W elektrociepłowniach (EC) w skojarzeniu (kogeneracji) wytwarzane są dwa produkty o różnej wartości energetycznej – ciepło i energia elektryczna. Sprawność energetyczna kogeneracji, definiowana jako stosunek produkcji ciepła i energii elektrycznej do całkowitego zużycia energii chemicznej paliwa nie oddaje w sposób obiektywny efektywności układu kogeneracyjnego. Dlatego przez szereg lat wielu autorów poszukiwało zobiektywizowanej sprawności elektrociepłowni (układu kogeneracyjnego [1]). Jednak żadna z proponowanych definicji nie była w pełni zadowalająca. Dlatego wprowadzono metodę porównawczą oceny układów kogeneracyjnych, która obecnie przybrała formę PES, tj. oszczędności energii pierwotnej, określaną w odniesieniu do rozdzielnego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej [9], [10], [18]. Warto podkreślić, iż w Polsce metodę tę stosowano już od lat 60. XX wieku [3], [5] [6], używając równoważnej do PES miary, tj. oszczędności paliwa. Do poprawnego określenia zużycia energii pierwotnej na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej odbiorców zasilanych w ciepło z elektrociepłowni istotna jest nie tylko znajomość PES, ale także sprawności wytwarzania ciepła w kogeneracyjnych jednostkach wytwórczych lub wskaźnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na produkcje ciepła, który jest odwrotnością tej sprawności. Tej sprawności nie można określić w sposób jednoznaczny, ale można w sposób racjonalny, spójny z formułą definiującą PES w Dyrektywie EU [10], Ustawie [16] i Rozporządzeniu [18].

EN

In Poland, in recent years, there has been a significant development of cogeneration aimed at increasing the efficiency of domestic heating systems and reducing the consumption of primary energy for heating, ventilation and hot water preparation. The Act on the Support for High-Efficiency Cogeneration [22] includes mechanisms to support cogeneration in the form of a cogeneration bonus. Other types of support (e.g. the National Fund for Environmental Protection and Water Management) can be counted on by heating systems which will obtain the status of effective production of at least 75% of heat in cogeneration [16]). In combined heat and power plants (CHP), two products with different energy values are produced – heat and electricity. The energy efficiency of cogeneration, defined as the ratio of heat and electricity production to the total fuel chemical energy consumption, does not objectively reflect the efficiency of the cogeneration system. Therefore, for many years, many authors searched for the objective efficiency of a combined heat and power plant (cogeneration system [1]). However, none of the proposed definitions was fully satisfactory. Therefore, a comparative method for the assessment of cogeneration systems was introduced, which now takes the form of PES, i.e. primary energy savings, determined with regard to separate heat and electricity generation [9], [10], [18]. It is worth emphasizing that in Poland this method was used since the 1960s [3], [5] [6], using a measure equivalent to PES, i.e. fuel savings. For the correct determination of primary energy consumption for heating, ventilation and hot water preparation of recipients supplied with heat from a combined heat and power plant, it is important not only to know PES but also the efficiency of heat generation in cogeneration generating units or the index of non-renewable primary energy expenditure on heat production, which is the inverse this efficiency. This efficiency cannot be defined unequivocally, but it can be rationally, consistent with the formula defining PES in the EU Directive [10], the Act [16] and the Regulation [18].

Słowa kluczowe

PL

kogeneracja; efektywność energetyczna; PES

EN

cogeneration; energy efficiency; PES

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 52, nr 7-8
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Smyk Adam

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska

• https://orcid.org/0000-0002-9514-7907

autor

Laskowski Rafał

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska

• https://orcid.org/0000-0002-0248-7866

autor

Szymczyk Jacek

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska

• https://orcid.org/0000-0002-9718-6467

Bibliografia

• [1] Smyk A., Laskowski R., Szymczyk J. 2018. „PES a sprawność wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w kogeneracji. INSTAL 11.
• [2] Gasparovic N.: Efficiencies Cogeneration Thermal Power Plants. cited in Serovy G.K. (ed.) 1987 ASME COGEN-TURBP. International Symposium on Turbomachinery, Combined-Cycle Technology and Cogeneration. ASME, IGTI-Vol.1, 1987.
• [3] Marecki J.: Gospodarka skojarzona cieplno-elektryczna. PWN, Warszawa 1991.
• [4] Pustovalov J.V.: Exergetic Method of Cost Distribution for Co-Generation Plants from Idea (1926) up to the Present Day. Proceedings of ECOS’96 – Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Aspects of Energy System. Royal Institute of Technology, Stockholm, June 25-27, 1996, Vol. I.
• [5] Szargut J.: General Criteria of the Effectiveness of Various Heat Production Methods. ENSEC’93 ‒ Energy Systems and Ecology. Proceedings of The International Conference, Cracow, Poland, July 5-9, 1993.
• [6] Wagner J.: Zagadnienia metody podziału kosztów elektrociepłowni między oddawaną z niej energie elektryczną i parę względnie gorącą wodę. KEP PAN, Materiały i Studia T.5, Nr 3, Warszawa, PWN 1961.
• [7] Winkens H.P. 1995. „Warunki ramowe i strategie rozwoju ciepłownictwa”. Ciepłownictwo w Polsce i na świecie. zeszyt 3-4.
• [8] Szargut J., Ziębik A. Skojarzone wytwarzania ciepła i elektryczności –elektrociepłownie. Wydawnictwo PK Jacka Skalmierskiego. Katowice-Gliwice, 2007.
• [9] Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne. Tekst jednolity (Dz. U. 2021, poz. 716).
• [10] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE z dnia 25 października 2012 r. w sprawie efektywności energetycznej, zmiany dyrektyw 2009/125/WE i 2010/30/UE oraz uchylenia dyrektyw 2004/8/WE i 2006/32/WE. Załącznik II. Metoda określania sprawności procesu kogeneracji.
• [11] Drugi krajowy plan działań dotyczący efektywności energetycznej dla Polski 2011. Ministerstwo Gospodarki. Warszawa, kwiecień 2012.
• [12] Efektywność wykorzystania energii w latach 2002-2012. GUS, 2014.
• [13] Efektywność wykorzystania energii w latach 2005-2015. GUS 2017.
• [14] Efektywność wykorzystania energii w latach 2007-2017. GUS 2019.
• [15] Efektywność wykorzystania energii w latach 2008-2018. GUS 2020.
• [16] Ustawa z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej. Dz.U. 2021, poz.468, 868.
• [17] Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 10 kwietnia 2017 r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji, Dz.U. poz 834.
• [18] Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 23 września 2019 r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych na potrzeby korzystania z systemu wsparcia oraz szczegółowego zakresu obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej z wysokosprawnej kogeneracji. DZ.U. 2019, poz.1851.
• [19] Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2015/2402 z dnia 12 października 2015 r. w sprawie przeglądu zharmonizowanych wartości referencyjnych sprawności dla rozdzielonej produkcji energii elektrycznej i ciepła w zastosowaniu dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE i uchylające decyzję wykonawczą Komisji 2011/877/UE.
• [20] Metodyka obliczania zużycia paliwa do wytwarzania energii elektrycznej, mechanicznej i cieplnej. PN-93/M-35500.
• [21] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej. Dz.U.2015, poz. 376. Dz.U, 2019 poz. 1829.
• [22] Ustawa o promowaniu energii elektrycznej z wysokosprawnej kogeneracji. Tekst jednolity. Dz.U. 2020, poz.250.
• [23] Rozporządzenie Ministra Energii 1z dnia 5 października 2017 r. w sprawie szczegółowego zakresu i sposobu sporządzania audytu efektywności energetycznej oraz metod obliczania oszczędności energii. Dz.U. poz. 1912.
• [24] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Tekst Jednolity. Dz.U. 2019, poz. 1065.
• [25] Zaporowski B., Energy Effectiveness and Economic Performance of Gas and Gas-Steam Combined Heat and Power Plants Fired with Natural Gas. Acta Energetica 1/26 (2016).
• [26] Zaporowski B., Nowoczesne technologie skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal, tom 20, Zeszyt 3, 2017.
• [27] Wysokosprawna kogeneracja – konkurs horyzontalny (282/17). Metoda określenia sprawności kogeneracji z przykładowym wypełnieniem_3_5_A. xlsx. DIP .http://www.dip.dolnyslask.pl (dostęp 26.VII.2021).
• [28] Cholewa R: Aspekty związane z rozliczaniem zużycia energii chemicznej paliwa na produkcję energii elektrycznej i ciepła dla układów gazowo-parowych. Energopomiar, Energetyka, IX/2020.
• [29] Raport o kogeneracji w ciepłownictwie. PETZ, 2019.
• [30] Energetyka cieplna w liczbach 2019. URE 2020.