Koncepcja zero-energetycznej stacji gazowej dla przemysłu gazowniczego

• Autorzy: Osiadacz A. J. , Chaczykowski M. , Kwestarz M. , Isoli Niccolo

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2018.4.1

Warianty tytułu

EN

The concept of zero-energy city gate station for natural gas industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki pracy badawczej mającej na celu opracowanie procesu redukcji ciśnienia gazu o zerowej energii dostarczanej netto, tj. samowystarczalnego pod względem energetycznym, oraz o zerowej emisji dwutlenku węgla. Zaprezentowane zostały rozwiązania techniczne stacji gazowej, w której energia odpadowa dostępna w procesie redukcji ciśnienia gazu jest przekształcana na energię elektryczną i ciepło, odpowiednio do procesów osuszania i podgrzewania gazu. Opracowana koncepcja poddana została walidacji na podstawie bilansu energetycznego przeprowadzonego na symulatorze procesowym z wykorzystaniem modeli matematycznych elementów stacji. Wyniki obliczeń symulacyjnych pokazują poprawność zaproponowanego rozwiązania i możliwość znaczącego obniżenia kosztów eksploatacji stacji gazowej.

EN

This paper presents the results of a research project aimed at developing a concept of zero-energy pressure reduction process, i.e. energy-self-sufficient, and zero-carbon emitting. The technical solutions of the city gate station, in which the waste energy from pressure reduction process is subsequently converted into electricity and heat for the processes of gas dehydration and gas preheating, are presented. The developed concept was validated based on the energy balance calculations carried out in a chemical process simulator using the mathematical models of the elements of the station. The results of the calculations show the correctness of the proposed solution and the possibility of a significant reduction of the operational costs of the city gate station.

Słowa kluczowe

PL

bilans energetyczny stacji redukcyjnej; zero-energetyczna redukcja ciśnienia gazu; zero/plus-energetyczna stacja gazowa

EN

energy balance of pressure regulator station; zero-net-energy pressure reduction process; zero/plus-energy city gate station

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 4
• Strony: 122--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Osiadacz A. J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa; Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Ciechanowie, Wydział Inżynierii i Ekonomii, ul. Narutowicza 9, 06-400 Ciechanów

autor

Chaczykowski M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa; Fluid Systems Sp. z o.o., ul. Opaczewska 43 lok. 13,02-201 Warszawa

autor

Kwestarz M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa; Fluid Systems Sp. z o.o., ul. Opaczewska 43 lok. 13,02-201 Warszawa

autor

Isoli Niccolo

• Fluid Systems Sp. z o.o., ul. Opaczewska 43 lok. 13, 02-201 Warszawa

Bibliografia

• [1] Arabkoohsar, A., Machado, L., Koury, R. N. N. 2016. “Operation analysis of a photovoltaic plant integrated with a compressed air energy storage system and a city gate station.” Energy (98):78-91.
• [2] Aspentech. 2017. Aspen HYSYS - dokumentacja techniczna oprogramowania, Aspen Technology, Inc.
• [3] Bargiel, P., Kostowski, W., Usón, S. 2015. “An approach to enhance combined cycle performance by integration with a gas pressure reduction station” Journal of Power Technologies 95(1) 79-89.
• [4] Borelli, D., Devia, F., Marré Brunenghi, M., Schenone, C., Spoladore, A. 2015. Waste Energy Recovery from Natural Gas Distribution Network: CELSIUS Project Demonstrator in Genoa. Sustainability 7(12): 16703-16719.
• [5] Darabi, A., Shariati, A., GHANAEE, R., Soleimani, A. 2016. “Economic assessment of a hybrid turboexpander-fuel cell gas energy extraction plant” Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences 24(3):733-745.
• [6] Farzaneh-Gord, M., Izadi, S., Deymi-Dashtebayaz, M., Pishbin, S. I., Sheikhani, H. 2015. “Optimizing natural gas reciprocating expansion engines for Town Border pressure reduction stations based on AGA8 equation of state’ Journal of Natural Gas Science and Engineering (26):6-17.
• [7] Farzaneh-Kord V., Khoshnevis A.B., Arabkoohsar A., Deymi-Dashtebayaz M., Aghili M., Khatib M., Kargaran M. 2016. “Defining a technical criterion for economic justification of employing CHP technology in city gate stations” Energy (111 ):389-401.
• [8] Ghezelbash, R., Farzaneh-Gord, M., Behi, H., Sadi, M., & Khorramabady, H. S. 2015. “Performance assessment of a natural gas expansion plant integrated with a vertical ground-coupled heat pump” Energy (93):2503-2517.
• [9] Ghezelbash, R., Farzaneh-Gord, M., Sadi, M. 2016.” Performance assessment of vortex tube and vertical ground heat exchanger in reducing fuel consumption of conventional pressure drop stations. Applied Thermal Engineering (102):213-226.
• [10] He, T.B., Ju, Y.L. 2013.” Design and optimization of natural gas liquefaction process by utilizing gas pipeline pressure energy” Applied Thermal Engineering 51 (1-2) 1-6.
• [11] Howard C., Oostuizen P., Peppley B. 2011 “An investigation of the performance of a hybrid turboexpander-fuell cell system for power recovery at natural gas pressure reduction stations "Applied Thermal Engineerieng (31):2165-2170
• [12] Jelodar, M. T., Rastegar, H., Pichan, M. 2015. “Induction generator voltage improvement using a new control strategy for turbo-expander driving systems). International Journal of Electrical Power & Energy Systems (64): 1176-1184.
• [13] Khanmohammadi, S., Ahmadi, P., Atashkari, K., Kamali, R.K. 2015. „Progress in Clean Energy, Volume 1 Analysis and Modeling” Springer International Publishing, 89-107.
• [14] Kostowski, W. 2010. The possibility of energy generation within the conventional natural gas transport system. Strojarstvo: časopis za teoriju i praksu u strojarstvu, 52(4), 429-440.
• [15] Kostowski, W.J., Usón, S. 2013a. “Comparative evaluation of a natural gas expansion plant integrated with an IC engine and an organie Rankine cycle.” Energy Conversion and Management (75):509-516.
• [16] Kostowski, W.J., Usón, S. 2013b. “Thermoeconomic assessment of a natural gas expansion system integrated with a co-generation unit” Applied Energy (101):58-66.
• [17] Kostowski, W. J., Usón, S., Stanek, W., Bargiel, P. 2014. „Thermoecological cost of electricity production in the natural gas pressure reduction process’ Energy (76): 10-18.
• [18] Kostowski, W., Żydek T., Górny K. 2010. „Turboekspander jako perspektywiczna technologia dla systemu gazowego” Rynek Energii (88):94-100.
• [19] Lubiniecka I. 1999. „Analiza techniczno-ekonomiczna produkcji energii elektrycznej w układzie redukcji ciśnienia gazu” materiały III Krajowej Konferencji Gazterm’99, Międzyzdroje.
• [20] Osiadacz, A., Chaczykowski, M. 2010. „Stacje gazowe: teoria, projektowanie, eksploatacja” Fluid Systems, Warszawa.
• [21] Osiadacz, A., Chaczykowski, M., Kwestarz M. 2017. “An evaluation of the possibilities of using turboexpanders at pressure regulator stations” w Journal of Power Technologies 97 (4) 289-294.
• [22] Osiadacz, A., Uilhoorn F. E., Chaczykowski, M. 2009. “Computation of hydrate phase equilibria and its application to the Yamal-Europe gas pipeline,” Petroleum Science and Technology 27 (2) 208-225.
• [23] Osiadacz, A., Uilhoorn, F. E., Chaczykowski, M. 2013. “Assessing hydrate formation in natural gas pipelines under transient operation” Archives of Mining Sciences 58(1) 131-144.
• [24] Nemati Rouzbahani, A., Bahmani, M., Shariati, J., Tohidian, T., Rahimpour, M. R. 2014. “Simulation, optimization, and sensitivity analysis of a natural gas dehydration unit” Journal of Natural Gas Science and Engineering (21): 159-169.
• [25] Neseli, M. A., Ozgener, O., Ozgener, L. 2015. “Energy and exergy analysis of electricity generation from natural gas pressure reducing stations”. Energy Conversion and Management (93): 109-120.
• [26] Poživil, J. 2004. “Use of Expansion Turbines in Natural Gas Pressure Reduction Stations” Acta Montanistica Slovaca (9):258-260.
• [27] Skorek J., Kalina J., Bartnik R., Wronkowski H., Matkowski A., Musiał P. 2000. „Techniczne i ekonomiczne aspekty stosowania turbin gazowych i turboekspanderów w układach technologicznych podziemnych magazynów gazu.” Materiały I Konferencji Naukowo-Technicznej, 2000 Energetyka Gazowa, Szczyrk.

Uwagi

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