Ocena potencjału produkcji energii elektrycznej w układach ORC napędzanych energią odpadową w polskim przemyśle

• Autorzy: Musiał Arkadiusz , Kalina Jacek

Warianty tytułu

EN

Assessment of electricity production potential in ORC systems powered by waste energy in Polish industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z produkcją przemysłową związane są straty energii. Istotnym kierunkiem w dążeniu do poprawy efektywności energetycznej produkcji przemysłowej jest wykorzystanie dostępnej energii odpadowej. Z drugiej strony, o możliwości jej użytecznego zagospodarowania w miejscu występowania decyduje między innymi zapotrzebowanie na nośniki energii, które mogłyby zostać zastąpione przez energię odpadową. Jednym z takich nośników jest energia elektryczna, która może zostać wykorzystana zarówno w miejscu wytwarzania, jak i wyprowadzona do zewnętrznej, rozległej sieci elektroenergetycznej. Nie wszystkie jednak zasoby energii odpadowej mogą zostać wykorzystane do wytwarzania energii elektrycznej. O możliwości wytwarzania energii elektrycznej decydują przede wszystkim parametry termodynamiczne nośnika, takie jak temperatura i ciśnienie, w odniesieniu do warunków otoczenia. W niniejszym artykule przedstawiono podstawową charakterystykę i klasyfikację ciepła odpadowego. Omówiono także przyjętą metodologię szacowania dostępnego potencjału ciepła odpadowego. Dokonano oszacowania potencjału dostępnego w poszczególnych gałęziach polskiego przemysłu w zależności od nośnika i jego temperatury. Oszacowano również potencjał produkcji energii elektrycznej w rozproszonych układach w technologii organicznego obiegu Rankine’a (ORC).

EN

Energy losses are associated with industrial production. An important direction in striving to improve the energy efficiency of industrial production is the use of available waste energy. On the other hand, the demand for energy carriers, which could be replaced by waste energy, determines the possibility of its use in the place of its occurrence. One of such carriers is electricity, which can be used both in the place of production and exported to an external, power grid. However, not all waste energy resources can be used to generate electricity. The ability to generate electricity is primarily determined by the thermodynamic parameters of the carrier, such as temperature and pressure, in relation to the ambient conditions. This article presents the basic characteristics and classification of waste heat. The adopted methodology for estimating the available potential of waste heat is also discussed. The potential available in particular branches of Polish industry depending on the medium and its temperature was estimated. The potential of electricity production in distributed Organic Rankine Cycle systems (ORC) was also estimated.

Słowa kluczowe

PL

ORC; organiczny obieg Rankine’a; przemysłowe ciepło odpadowe; redukcja emisji zanieczyszczeń; generacja rozproszona; efektywność energetyczna

EN

ORC; Organic Rankine Cycle; industrial waste heat; reduction of pollutant emissions; distributed generation; energy efficiency

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 6
• Strony: 10--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Musiał Arkadiusz

• Marani Sp. z o.o., Zabrze
• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Gliwice

autor

Kalina Jacek

• Politechnika Śląska, Instytut Techniki Cieplnej, Gliwice

Bibliografia

• [1] Szargut J., i inni. Przemysłowa energia odpadowa. Zasady wykorzystania, urządzenia. [red.] Kijonka Zofia. I. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993. ISBN 83-204-1626-4.
• [2] Musiał A., Kalina J.: Wykorzystanie przemysłowej energii odpadowej do produkcji energii elektrycznej w układach ORC. Instal 5/2019, str. 38- 44.
• [3] Forman C., Muritala I. K., Pardemann R., Meyer B.: Estimating the global waste heat potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016, 57, strony 1568-1579.
• [4] Panayaiotou G. P., Bianchi G., Georgiou G., Aresti L., Argyrou M., Agathokleous R., Tsamos K. M.,Tassou S. A., Florides G., Kalogirou S., Christodoulides P.: Preliminary assessment of waste heat potential in major European industries. Energy Procedia 123 (2017), str. 335-345.
• [5] Papapetrou M., Kosmadakis G., Cipollina A., La Commare U., Micale G.: Industrial waste heat: Estimation of the technically available resource in the EU per industrial sector, temperature level and country. Applied Thermal Engineering 138 (2018), str. 207-216.
• [6] Brueckner S., Miro L., Cabeza L. F., Pehnt M., Laevemann E.: Methods to estimate the industrial waste heat potential of regions – A categorization and literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014, 38, strony 164-171.
• [7] Simeone A., Luo Y., Woolley E., Rahimifard S., Boer C.: A decision support system for waste heat recovery in manufacturing. CIRP Annals – Manufacturing Technology 65 (2016) str. 21-24.
• [8] Law R., Harvey A., Reay D. A knowledge-based system for low-grade waste heat recovery in the process industries. Applied Thermal Engineering 94 (2016), str. 590-599.
• [9] Law R., Harvey A. Reay D.: Opportunities for low-grade heat recovery in the UK food processing industry. Applied Thermal Engineering 53 (2013), str. 188-196.
• [10] Kubski Piotr, Lewandowski W. M., Ryms M.: Zwiększanie sprawności procesów technologicznych poprzez zastosowanie układów ORC i systemów trigeneracyjnych. NAFTA-GAZ. Październik 2010. Str. 886-891.
• [11] Duda J. Dlaczego ORC jest najlepszym rozwiązaniem do wykorzystania energii odpadowej w cementowni. Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych. 2012, 9.
• [12] Główny Urząd Statystyczny, Gospodarka Paliwowa Energetyczna, Część XVII. Bilanse energii według metodologii Eurostatu, https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/energia/gospodarka-paliwowo-energetyczna-w-latach-2016-i-2017,4,13.html
• [13] Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami, Wskaźniki emisyjności CO2, SO2, NOx, CO i pyłu całkowitego dla energii elektrycznej na podstawie informacji zawartych w Krajowej bazie o emisjach gazów cieplarnianych i innych substancji za 2017 rok, grudzień 2018 r. http://www.kobize.pl/uploads/materialy/materialy_do_pobrania/wskazniki_emisyjnosci/Wskazniki_emisyjnosci_2018.pdf
• [14] Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO2 (WE) w roku 2015 do raportowania w ramach Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji za rok 2018 http://www.kobize.pl/uploads/materialy/materialy_do_pobrania/monitorowanie_raportowanie_weryfikacja_emisji_w_eu_ets/WO_i_WE_do_stosowania_w_SHE_2018.pdf
• [15] CIRE.PL, Rynek energii elektrycznej, Podstawowe dane, Produkcja energii elektrycznej w 2017 r. https://rynek-energii-elektrycznej.cire.pl/st,33,207,tr,75,0,0,0,0,0,podstawowe-dane.html
• [16] Climeon, Tech product sheet, https://climeon.com/wp-content/uploads/2017/04/Climeon-Tech-Product-Sheet.pdf

Uwagi

PL

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