1. No category

‫גז ‪ -‬גנרטור ומערכות קוגנרציה‬
‫מרצה – אופיר כהן‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫מבוא ‪ -‬סוגי גז‬
‫מט "ש והיווצרות ביוגז‬
‫הצורך בקוגנרציה‬
‫מערכת גז גנרטור‬
‫מערכת קוגנרציה‬
‫מערכת הסינכרון‬
‫מערכת טיפול בגז‬
‫עלויות תפעול והחזר השקעה‬
‫יתרונות שימוש בגז‬
‫‪ .1‬חסכון בעלויות חשמל‬
‫‪ . 2‬שיפור איכות הסביבה ) הפחתת זיהום אויר ואפקט החממה(‪.‬‬
‫‪ .3‬נצילות מערכת גבוהה )עד ‪ 90%‬במקום ‪.(38%‬‬
‫‪ .4‬חסכון בהוצאות נלוות – חימום מים‪ ,‬שריפת גז וכו '‬
‫סוגי הגז נפוצים‬
‫• גז טבעי ‪ 90 - 95%‬מתאן – ‪CH4‬‬
‫• ‪ ) LPG‬פרופאן( הידוע כגז בישול‬
‫• ביו‪ -‬גז הנוצר כתוצאה מתהליך רקבון אורגני‬
‫‪ %65-60‬מתאן‪ 30 - 34% CH4 -‬פחמן דו חמצני ‪CO2‬‬
‫) נוצר במטמנות ואתרי פסולת‪ ,‬מכוני טיהור שפכים‪ ,‬רפתות וכו ’(‬
‫יתרונות גז טבעי‬
‫‪ .1‬ניצול אנרגטי גבוה ) ‪ Cal 11,000‬למ "ק(‪.‬‬
‫‪ .2‬רמת מתאן גבוהה ‪) 90 - 95%‬המאפשר צריכת גז נמוכה ל‬
‫– ‪( KWh‬‬
‫‪ .3‬לא נדרש טיפול מקדים לגז ‪ -‬מנוע מאריך חיים‬
‫‪ .4‬מחיר ) זול ביחס לסו לר(‬
‫חסרונות‬
‫‪ .1‬נדרש להולכה עד מקום הייצור‪.‬‬
‫‪ .2‬מחיר )יקר ביחס לביוגז(‬
‫‪ .3‬כרגע עדיין לא זמין בישראל )ולא ברור למי יהיה זמין(‬
‫‪LPG‬‬
‫חסרונות‬
‫‪ .1‬מחיר הגז מאוד גבוה‪.‬‬
‫‪ .2‬מנועים בהספקים נמוכים ‪20 -100 KVA‬‬
‫‪ .3‬צריכת גז גבוהה – עלות ‪ KWh‬גבוה(‬
‫משמש בעיקר כגיבוי באירופה‪ /‬ארה " ב במקומות בהם‬
‫ישנה מערכת גז קיימות ואין תשתית לסולר‬
‫יתרונות ביו גז‬
‫‪ .1‬גז נוצר חינם כחלק מהתהליך ‪ -‬מחיר ‪ KWh‬נמוך‪.‬‬
‫חסרונות‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫נדרש טיפול מקדים לגז‬
‫בלאי מואץ למנוע ) נדרשת תחזוקה אינטנסיבית(‪.‬‬
‫רמת מתאן נמוכה )‪ Kcal 5000 – 6000‬למ "ק(‬
‫צריכת גז גבוהה ל – ‪KWh‬‬
‫מתקן טיהור שפכין בשיטת הבוצה המשופעלת וייצור ביו –גז‬
‫מערכת לטיהור שפכים אוספת את כל השפכים של אזור מוגדר ומרכזת אותם לצורך‬
‫טיפול וטיהור המים והפרדתם מהבוצה הנוצרת‪.‬‬
‫שיטת הטיפול מבוסס על תהליך הבוצה המשופעלת )במהלכו נוצרת בוצע בשיקוע‬
‫ראשוני ולאחריו בשיקוע שניוני(‬
‫את הבוצה יש להרחיק ממתקן הטיפול‪ ,‬וזאת משיגים בטיפול ב‪ 3‬שלבים‪:‬‬
‫א‪ .‬הסמכה )‪(THICKENING‬‬
‫ב‪ .‬עיכול אנארובי )‪(ANAEROBIC DIGESTION‬‬
‫ג‪ .‬ייבוש )‪(DRYING‬‬
‫בסיום תהליכים אלה מוכנה הבוצה היבשה לשימושים אחרים )חקלאות‪,‬מילוי קרקע‬
‫וכו'(‬
‫מכון טיהור שפכים ‪ -‬חיפה‬
‫כיצד נוצר הגז ?‬
‫פסולת אורגנית עוברת תהליכי התפרקות טבעיים הנגרמים ע"י מיקרו אורגניזמים‬
‫שונים‪.‬‬
‫חלקם צורכי חמצן )אארובים(‪ ,‬חלקם פועלים אך ורק ללא חמצן )אנארוביים(‬
‫תהליך ייצור המתאן הנו אנארובי‪ ,‬בתהליך זה מפרקת מערכת מורכבת של חיידקים‬
‫באופן הדרגתי‪ ,‬חומרים אורגניים מורכבים ) כגון תאית( לחומרים מורכבים פחות‬
‫)כחומצות אורגניות( ‪.‬‬
‫התהליך נמשך עד לקבלת תוצר שאינו יכול להתפרק עוד ושיכול לשמש כגז בעירה‬
‫– מתאן‬
‫ביוגז – תערובת של מתאן ‪ 60 - 65% CH4‬עם פחמן דו חמצני ‪34%‬‬
‫‪ 30-‬ומעט גזים אחרים ‪. 1%‬‬
‫דרישות להווצרות תהליך אנארובי‪:‬‬
‫‪ .1‬חוסר חמצן‬
‫‪ .2‬טמפרטורה מסויימת‬
‫‪ .3‬ערבול‬
‫‪ .4‬חומצות מתאימות‬
‫התהליך מתקיים בטבע )בביצות ובמטמנות( – גז זה ידוע כגז ביצות‬
‫יעילות החיידקים ב‪ 2‬טמפרטורות‪:‬‬
‫‪ 35– 37 .1‬מעלות צלסיוס – תחום מזופילי‬
‫‪ 55 .2‬מעלות צלסיוס – תחום תרמופילי‬
‫הצורך בקוגנרציה במתקן ביוגז‪:‬‬
‫•‬
‫תהליך העיכול האנארובי של הבוצה דורש טמפ' ‪ 35 – 37‬מעלות צלסיוס‬
‫•‬
‫הטמפ' הממוצעת של הבוצה הנה ‪ 23‬מעלות צלסיוס‬
‫•‬
‫יש להשקיע אנרגיה לחימום הבוצה לטמפ' הרצויה‬
‫•‬
‫ניתן לביצוע ע"י מערכת חימום סולר‪ /‬מזוט ללא קוגנרציה‬
‫•‬
‫או לחילופין במערכת מחליפי חום אשר תנצל את החום השיורי הנפלט‬
‫מהמנוע לצורך חימום הבוצה‬
‫מערכת גז גנרטור‬
‫‪ .1‬מערכת טיפול בגז לפני כניסתו למערכת‪.‬‬
‫‪ .2‬מנוע גז ומחולל מורכב על כל מערכותיו ) לוח פיקוד‪,‬כוח‪,‬‬
‫הגנות‪,‬שעונים‪ ,‬מצברים וכו ’(‬
‫‪ .3‬מכולה מושתקת‪.‬‬
‫‪ .4‬מערכת הולכת הגז מקצה הצינור ועד כניסתו למנוע‬
‫)כולל פילטר גז‪ ,‬מגופי לחץ‪ ,‬ציוד בטיחות(‪.‬‬
‫‪ .5‬מערכת אוטומטית למילוי שמן )מיכלים ‪ 1000‬ליטר‪ .‬משאבת‬
‫סחרור וכו ’(‪.‬‬
‫‪ .6‬מערכת קוגנרציה‪.‬‬
‫‪ .7‬מערכת סינכרון לרשת‪.‬‬
‫מערכת גז גנרטור – ‪ 500 KW‬מט ”ש אשדוד‬
‫מערכת קוגנרציה‬
‫מערכת המשלבת ייצור של חום וחשמל‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫מחליף חום מים ‪-‬שמן )‪(oil cooler‬‬
‫מחליף חום מים‪-‬אויר )אגזוז(‬
‫מחליף חום מים – מים ) ‪ 70 – 90‬מעלות(‬
‫רדיאטור חרום‬
‫רדיאטור נוסף למנועים בעלי מערכת ‪after cooling‬‬
‫צנרת מים‪,‬משאבות סחרור‪ ,‬מגופים תלת דרכיים ופיקוד לנ " ל‬
‫מערכת קוגנרציה ‪285 KW‬‬
‫מערכת סינכרון‬
‫‪ .1‬סינכרונייזר‬
‫‪ .2‬מעביר עמוס הדרגתי ‪AGLC‬‬
‫‪ .3‬מחלק עומסים אקטיבי ‪LOAD SHARING.‬‬
‫‪ .4‬מחלק עומסים ריאקטיבי‬
‫‪POWER FACTOR CONTROLER.‬‬
‫‪ .5‬הספק חוזר לגנרטור‪.‬‬
‫‪ .6‬הספק חוזר לח ”ח ) ללא מכירת חשמל לרשת(‪.‬‬
‫‪ .7‬ממסר ‪LOSS OF MAIN - LOM‬‬
‫‪ .8‬מקטע עם הפעלה מרחוק בכניסת מ " ג ) נדרש ע "ח ח "ח(‬
‫מערכת סינכרון לרשת‬
‫טיפול מקדים לגז‬
‫מאחר ובביוגז הנוצר קיימים מרכיבים אשר עלולים לגרום להרס המנוע‪ ,‬יש‬
‫לטפל בגז הנכנס למנוע‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫‪ H2S‬מימן סולפידי )גופרתי( > ‪( 1000 PPM ) 0.1%‬‬
‫‪Silicon,Oxygen,Hydrocarbon – Siloxanes‬‬
‫חלקיקים מוצקים > ‪ 0.3‬מיקרון‬
‫שמנים אסורים לחלוטין‬
‫טיפות מים אסור לחלוטין‬
‫‪ Glycol‬אסור לחלוטין‬
‫מערכת טיפול מקדים בגז‬
‫עלויות והחזר השקעה למתקן ביוגז‬
‫עלות מערכת לטיפול מקדים בגז‬
‫‪ 100,000‬יורו‬
‫עלות מערכת ‪ KW 300‬מותקנת קומפלט ‪ 375,000‬יורו‬
‫סה ” כ השקעה ‪:‬‬
‫‪ 475,000‬יורו‬
‫עלות תפעול שוטף ‪:‬‬
‫גז ‪ -‬חינם‬
‫חלפים וטיפולים שוטפים ‪ 5 -6‬א ” ג ל ‪ ) KWh -‬לעומת ‪ 47-45‬אג ' לד " ג (‬
‫עלות תחזוקת גנרטור ‪ 300 KW‬הפועל ‪ 5,150‬שעות בשנה ) פסגה וגבע בלבד(‬
‫‪ 5,150 * 300 KW‬שעות * ‪ 6‬אג' ‪ 93,000 :‬ש ”ח לשנה‬
‫עלויות חברת חשמל בתעו " ז בממוצע של ‪ 300 KW‬שנתי ) פסגה וגבע בלבד(‬
‫עלות מ " ג‬
‫‪ 300 KW‬לפי פסגה‪,‬גבע ושפל ‪ ₪ 544,000 :‬לשנה‬
‫עלות מ " נ ‪ 300 KW‬לפי פסגה‪,‬גבע ושפל‬
‫‪ ₪ 677,000 :‬לשנה‬
‫חסכון בעלויות ח "ח‬
‫מ "ג‬
‫‪ ₪ 451,000 :‬לשנה‬
‫מ "נ‬
‫‪ ₪ 584,000 :‬לשנה‬
‫חסכון בעלויות סולר‪/‬מזוט לחימום מים‬
‫‪ ₪ 150,000‬לשנה‬
‫החזר השקעה ‪ 3.2 – 4:‬שנים‬
‫אורך חיי המערכת עד אוברול ‪ 80,000-60,000 :‬שעות‬
‫זמן עבודה בשנה ‪ 5,150 :‬שעות‬
‫שנות עבודה ‪ 12 – 15 :‬שנים‬
‫הערה‪:‬‬
‫ניתן להחזיר השקעה מהר יותר )‪ 2.5 -3.5‬שנים( ע"י הפעלה‬
‫המערכת בשעות שפל‪ ,‬אולם אורך חיי המנוע מתקצר ל ‪ 7– 10‬שנים‬
‫הערות ‪:‬‬
‫‪ .1‬יש לקחת בחשבון מתקן לאגירת גז המתאים לגודל גנרטור‬
‫‪ .2‬במידה ונאגר עודף גז יש לשורפו )ע "י לפיד(‪.‬‬
‫‪ .3‬במידה והמתקן לא מפיק גז בכמויות מספקות יש להפעיל‬
‫את הגנרטור בפסגה בלבד‪.‬‬