ORC för elproduktion i värmeverk
B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 ORC för elproduktion i värmeverk Grontmij AB Barbara Goldschmidt 1 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Nyttan av projektet • Elproduktion i mindre biobränsleeldade anläggningar • Billigare än konventionell ångturbinteknik • Ett antal referensanläggningar bl a i Österrike • ORC-tekniken har under de senaste fem åren blivit aktuell också i bioenergi-anläggningar 2 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Teknik • Biougn • Hetoljepanna • ORC-krets 3 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Primärkrets 4 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Sekundärkrets 5 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Hetoljekretsen 6 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Hetoljepanna 7 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 ORC-kretsen 8 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 ORC-modul 9 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Prestanda • Nettoelverkningsgrad (ORC-krets) 18% • Nettoelverkningsgrad (från bio) 15% • Nettoelverkningsgrad (tvåkretssystem) 19-20% (ORC-krets) 16% (från bio) • Hetoljepannans verkningsgrad ~80% (inklusive fjärrvärmeeko >90%) 10 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Tvåkrets-ORC 11 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Dellastprestanda 12 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 ORC-teknikens fördelar • • • • • • ORC-enheten har bra dellastegenskaper, dellast ner till 10% är möjlig och ner till 50% last är verkningsgraden nästan konstant. ORC-turbinen är långsamgående, så att man kan använda en direktdriven generator. Det organiska arbetsmediet är mer kompakt än vattenånga. Detta gör att turbinen kan byggas mer kompakt, vilket ger en låg periferhastighet. Detta, ihop med det låga varvtalet, innebär att den mekaniska belastningen på turbinen bli låg. Arbetsmediet är fritt från fukt, vilket minimerar risken för erosionsskador på turbinen. ORC-enheterna är helt slutna, vilket minimerar förlust av arbetsmedium (var viktigt i de traditionella geotermianläggningarna med traditionella köldmedier) och har hög tillgänglighet och låga driftkostnader. Ljudnivån är låg bl a på grund av det låga varvtalet. Högst ljudnivå har den inkapslade generatorn, ca 80-85 dB(A) på 1 m avstånd. 13 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Hetoljepannans fördelar • Hetoljepannan är lättreglerad (styrs på oljetemperatur) och lätt att automatisera. • Anläggningen kan skötas av personal utan utbildning i ångteknik. • Ingen vattenreningsanläggning behövs. 14 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Hetoljekretsens nackdelar • Kostnaden för hetoljekretsen • Hanteringen av hetoljan vid t ex oljebyte 15 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Leverantörer • • • • Tillverkare av biobränsleugnar Tillverkare av hetoljepannor Tillverkare av turbiner och ORC-moduler Entreprenörer och ingenjörs-företag 16 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Tillverkare av biobränsleugnar • Kohlbach Gruppe • Mawera Holzfeuerungsanlagen GmbH • Polytechnik Luft- und Feuerungstechnik GmbH 17 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Tillverkare av hetoljepannor • • • • Maxxtec AG Kohlbach Gruppe Mawera Holzfeuerungsanlagen GmbH HTT Energy Systems GmbH 18 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Tillverkare av ORC-turbiner/moduler • • • • • Turboden S. r. l. Adoratec GmbH Dresser-Rand Nadrowski Turbienen GmbH GMK Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen AG Kühnle, Kopp & Kausch (Siemens) 19 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Entreprenörs/ingenjörsföretag • Bios Bioenergiesysteme • Adoratec GmbH • Aldavia BioEnergy GmbH 20 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Svenska tillverkare av ORC-moduler • Opcon • Entrans 21 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Referensanläggningar • Bioenergi-anläggningar med elproduktion i storleksområdet 0,5-2 MWe. • Bl a i Österrike och Tyskland har ett antal installationer gjorts under början av 2000-talet. • Idag (år 2007) finns ett 70-tal biobränslebaserade ORC-anläggningar i drift i Europa och ytterligare ett 30-tal håller på att installeras och driftsättas. Sammanlagt ca 100 anläggningar. 22 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Admont • Driftsatt 1999 • Processånga, värme och el till träindustri • 400 kW ORC-turbin 23 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Lienz • Driftsatt 2001 • Kraftvärmeverk • 1 MW ORC-turbin 24 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Fussach • Driftsatt 2002 • Värme till absorptionskylmaskin på närliggande industri, el • RT-eldad ugn • 1,1 MW el (netto) • På anläggningen, som är en mottagnings- och omlastningsstation för avfall, finns också en 1 MW deponigasmotor och en 1 MW dieselmotor för eldning av matoljeavfall 25 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Fussach 26 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Bruckmühl • • • • Driftsatt 2006 Värme till foder- och flistork, el Ugnen eldas med grot och flis 1,5 MW ORC-modul (körs vid 1,2-1,3 MW pga begränsat värmeunderlag) 27 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Hennstedt • • • • Driftsatt 2005 Värme till växthus, el 0,5 MW ORC-modul Utbyggnad med ytterligare ORC-modul (1,5 MW) 28 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Investering (2 MW el) enl lev.uppgifter • • ORC-modul, 9 000 kr/kWe (rökgassidig koppling) ORC-modul, 23 000 kr/kWe (spillvattensidig koppling) • • • ORC+hetoljepanna, 15 000 kr/kWe Biougn+hetolje-panna+ORC-modul, 27 000 kr/kWe Biougn+hetolje-panna+ORC-modul+bygg, 40 000kr/kWe • • Verklig kostnad: Biougn+hetolje-panna+ORC-modul+bygg, 37 000 kr/kWe (Bruckmühl) 29 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Elproduktionskostnad (2 Mwe) • • • • • • • Avskrivningstid Ränta Årsdrifttid Biobränslekostnad DoU-kostnader Totalverkningsgrad bio Nettoelverkningsgrad bio 15 år 5% 5.000 h 140 kr/MWh 1,5% av inv + 1,2 Mkr/10 år för hetolja 90% 15% • Total investering KVV (inkl bygg) 80 Mkr • Elproduktionskostnad 55 öre/kWh 30 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Elproduktionskostnad (500 kWe) spillvattensidig koppling • • • • Avskrivningstid 15 år Ränta 5% Årsdrifttid 5.000 h Nettoelverkningsgrad spillvärme10% • Total inv spillvärme-ORC (exkl kyltorn) 11,5 Mkr • Elproduktionskostnad 51 öre/kWh 31 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Investering (2 Mwe) med konventionell ångturbin • Total investering KVV (inkl bygg) 110-120 Mkr • Specifik investering 55-60 000 kr/kWe 32 Grontmij AB B Anläggnings- och förbränningsteknik Värmeforskdagar 2008 Utvecklingsmöjligheter • Fallstudie med jämförelse av ekonomin för biobränslebaserad elproduktion i anläggning på 10 MWv med ångturbin resp med ORC-turbin i hetoljekoppling, baserat på svenska förhållanden • Utredning av möjligheten att använda ORC-teknik för elproduktion ur spillvärme i fjärrvärmevatten eller industriellt spillvatten • Utredning av möjligheterna att använda ORCteknik för elproduktion ur industriell spillvärme i rökgaser och avgaser 33 Grontmij AB
© Copyright 2024