Analiza kosztów procesu zgazowania biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi na przykładzie wybranych krajów Europy Środkowej i Wschodniej

• Autorzy: Werle S. , Bisorca D. , Pogrzeba M. , Krzyżak J. , Ratman-Kłosińska I. , Burnete D.

Warianty tytułu

EN

Cost benefits analysis of the heavy metal contaminated biomass gasification process - case study for the selected Central and Eastern European countries

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opłacalność procesu wytwarzania gazu w oparciu o lokalnie dostępne surowce w celu produkcji energii elektrycznej i ciepła na drodze zgazowania zależy od wielu czynników. Modelowe ujęcie większości z nich jest dużym wyzwaniem. W pracy przedstawiono model szacowania kosztów i określania opłacalności procesu zgazowania biomasy dla wybranych krajów Europy Środkowej i Wschodniej: Polski, Niemiec i Rumunii. Założono, że zgazowaniu poddawany jest zanieczyszczony metalami ciężkimi Miscanthus x giganteus (miskant olbrzymi), należący do grupy roślin energetycznych, uprawiany na terenach zdegradowanych ekologicznie. Rozważono trzy przypadki: (1) zgazowanie biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi jako element procesu produkcji ciepła, (2) zgazowanie biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi jako element procesu produkcji ciepła i energii elektrycznej w układzie CHP w oparciu o silnik z zapłonem iskrowym (ZI) oraz (3) zgazowanie biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi jako element procesu produkcji ciepła i energii elektrycznej w układzie CHP w oparciu o silnik z zapłonem samoczynnym (ZS). Każdy z przypadków odzwierciedlał realia cenowo - kosztowe poszczególnych krajów poddanych analizie. Uwzględniono między innymi koszt obsługi, cenę energii elektrycznej, wysokość podatków, cenę biomasy i inne. Otrzymane wyniki pokazują, który czynnik zasadniczo wpływa na decyzje inwestycyjne w poszczególnych krajach i pozwalają minimalizować czynniki ryzyka związane z produkcją ciepła (i energii elektrycznej) w oparciu o lokalnie dostępne surowce.

EN

Profits of the process of the gasification gas generation based on the locally available materials, for the production of electricity and heat, depends on many factors. Model approach of the most of them is a big challenge. The paper presents a model for estimating and determining the cost-effectiveness of the process of biomass gasification for selected countries in Central and Eastern Europe: Poland, Germany and Romania. It was assumed that heavy metal contaminated energy crop Miscanthus x giganteus is gasified. In the paper three cases are analysed: (1) The gasification of heavy metal contaminated biomass for heat production, (2) gasification of heavy metal contaminated biomass for heat and electricity production in CHP unit based on Otto engine, and (3) a gasification of heavy metal contaminated biomass for heat and electricity production in CHP unit based on Diesel engine. Each case reflects the real cost and price situation of individual countries. In the analysis, the service cost, the price of electricity, the amount of taxes, the price of biomass and others elements were included. The results obtained show that factor essentially influences the investment decisions of individual countries and help minimize the risk factors associated with the production of heat (and electricity) based on locally available raw materials.

Słowa kluczowe

PL

zgazowanie; rośliny energetyczne; metale ciężkie; analiza kosztów

EN

gasification; energy crops; heavy metals; cost analysis

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 9
• Strony: 44--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Werle S.

• Politechnika Śląska, Instytut Techniki Cieplnej

autor

Bisorca D.

• nstytut Badań Energetyki w Bukareszcie

autor

Pogrzeba M.

• Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach

autor

Krzyżak J.

• Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach

autor

Ratman-Kłosińska I.

• Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach

autor

Burnete D.

• Instytut Badań Energetyki w Bukareszcie

Bibliografia

• [4] Srirangan K., Akawi L, Moo-Young M., Perry Chou C, Towards sustainable production of clean energy carries from biomass resources. Applied Energy 2012;100:172-186.
• [5] Głodek E., Przewodnik zgazowania biomasy. Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Opole (2011).
• [6] Werle S., A reburning process using sewage sludge-derived syngas, Chemical Papers 2012;2:99-107.
• [7] Chmielniak T., Skorek J., Kalina J., Lepszy S., Układy energetyczne zintegrowane ze zgazowaniem biomasy. Wydawnictwo Politechniki Slqskiej, Gliwice, (2008).
• [8] Nadziakiewicz J., Wacławiak K., Stelmach S., Procesy termiczne utylizacji odpadów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, (2007).
• [9] Dogru M., Midilli A., Howarth C.R., Gasification of sewage sludge using a throated down-draft gasifier and uncertainty analysis. Fuel Processing Technology, 2002;75:55-82.
• [10] Midilli A., Dogru M., Howarth C.R., Ling M.J., Ayhan T., Combustible gas production from sewage sludge with a downdraft gasifier. Energy Conversion and management, 2001;42:155-172.
• [11] Judex J.W., Wellinger M., Ludwig C, Biollaz S.M.A., Gasification of hay in a bench scale fluidised bed reactor with emphasis on the suitability for gas turbines. Biomass and bioenergy 2012;46:739-749.
• [12] Arena U., Zaccariello L, Mastellone M.L., Tar removal during the fluidized bed gasification of plastic waste. Waste Management 2009;29:783-791.
• [13] Guo Y., Wang S.Z., Xu D.H., Gong Y.M., Ma H.H., Tang X.Y., Review of catalytic super-critical water gasification for hydrogen production from biomass. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2010;14:334-343.
• [14] Nipattummakul M., Ahmed I.I., Kerdsuwan S., Gupta A.K., Steam gasification of oil palm trunk waste for clean syngas production. Applied Energy 2012;92:778-782.
• [15] Song T., Wu J., Shen L., Xiao J., Experimental investigation on hydrogen production from biomass gasification in interconnected fluidized beds. Biomass and bioenergy 2012; 36:258-267.
• [16] Zhang S.-Y., Liu H., Qian Y., Xu M., Li W., Xu J., The influence of phosphorus on ash fusion temperature of sludge and coal. Fuel Processing Technology 2013;110:218-226.
• [17] Instalacja zgazowania biomasy, a zwłaszcza osadów ściekowych. Patent P-397225, 2.12.2011.
• [18] Ratman-Kłosińska L., Pogrzeba M., Krzyżak J., Płaza G., Werle S., Cania B., Uprawy energetyczne. Remedium na tereny zdegradowan. Przegląd Komunalny 2015;4:73-74.
• [19] Budzyński I., Powierzchnia i ludność w przekroju terytorialnym w 2011 r. Główny Urząd Statystyczny. Departament Metodologii, Standardów i Rejestrów, ISBN 1505-5507, Warszawa 2011.
• [20] Helios Rybicka E., Impact of mining and metallurgical industries on the environment in Poland. Applied Geochemistry 1996; 11:3-9.
• [21] Werle S., Petre A., Bisorca D., Ziółkowski Ł., Katelbach-Woźniak A., Szlęk A., Pogrzeba M., Krzyżak J., Ratman-Kłosińska I., Burnete D., Phytoremediation driven energy crops as a methods of ecological assessment of heavy metal degraded areas, XIX International Conference - Waste Recycling, Kraków, 22-23 October, 2015, 16.
• [22] World Economic Outlook Database, October 2015.
• [23] Moldoveanu A.M., Environmental risk assesment of soil contamination. Earth and Planetary Sciences: Soil Science (2014).
• [24] Bisorca D., Werle S., Pahopol A., Pogrzeba M., Krzyżak J., Ratman-Kłosińska I., Burnete D.: Cost benefits analysis of HMC biomass gasification as local energy carrier, Proceedings of XXII International Symposium on Combustion Processes, Hucisko, 22.09-25.09.2015,21-22.
• [25] Werle S., Wielokryterialna analiza procesu zgazowania komunalnych osadów ściekowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, (2014).
• [26] Przybyła G., Postrzednik S., Badania silnika spalinowego ZI zasilanego gazem ziemnym do zastosowań w mikrogeneracji, Instal 2015;5:14-19.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).