ORC för elproduktion i värmeverk

Transkript

1 ORC för elproduktion i värmeverk Barbara Goldschmidt 1

2 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

3 Teknik Biougn Hetoljepanna ORC-krets 3

4 Primärkrets 4

5 Sekundärkrets 5

6 Hetoljekretsen 6

7 Hetoljepanna 7

8 ORC-kretsen 8

9 ORC-modul 9

10 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

11 Tvåkrets-ORC 11

12 Dellastprestanda 12

13 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 db(a) på 1 m avstånd. 13

14 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

15 Hetoljekretsens nackdelar Kostnaden för hetoljekretsen Hanteringen av hetoljan vid t ex oljebyte 15

16 Leverantörer Tillverkare av biobränsleugnar Tillverkare av hetoljepannor Tillverkare av turbiner och ORC-moduler Entreprenörer och ingenjörs-företag 16

17 Tillverkare av biobränsleugnar Kohlbach Gruppe Mawera Holzfeuerungsanlagen GmbH Polytechnik Luft- und Feuerungstechnik GmbH 17

18 Tillverkare av hetoljepannor Maxxtec AG Kohlbach Gruppe Mawera Holzfeuerungsanlagen GmbH HTT Energy Systems GmbH 18

19 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

20 Entreprenörs/ingenjörsföretag Bios Bioenergiesysteme Adoratec GmbH Aldavia BioEnergy GmbH 20

21 Svenska tillverkare av ORC-moduler Opcon Entrans 21

22 Referensanläggningar Bioenergi-anläggningar med elproduktion i storleksområdet 0,5-2 MW e. 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

23 Admont Driftsatt 1999 Processånga, värme och el till träindustri 400 kw ORC-turbin 23

24 Lienz Driftsatt 2001 Kraftvärmeverk 1 MW ORC-turbin 24

25 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

26 Fussach 26

27 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

28 Hennstedt Driftsatt 2005 Värme till växthus, el 0,5 MW ORC-modul Utbyggnad med ytterligare ORC-modul (1,5 MW) 28

29 Investering (2 MW el) enl lev.uppgifter ORC-modul, kr/kwe (rökgassidig koppling) ORC-modul, kr/kwe (spillvattensidig koppling) ORC+hetoljepanna, kr/kwe Biougn+hetolje-panna+ORC-modul, kr/kwe Biougn+hetolje-panna+ORC-modul+bygg, kr/kWe Verklig kostnad: Biougn+hetolje-panna+ORC-modul+bygg, kr/kwe (Bruckmühl) 29

30 Elproduktionskostnad (2 Mwe) Avskrivningstid 15 år Ränta 5% Årsdrifttid h Biobränslekostnad 140 kr/mwh DoU-kostnader 1,5% av inv + 1,2 Mkr/10 år för hetolja Totalverkningsgrad bio 90% Nettoelverkningsgrad bio 15% Total investering KVV (inkl bygg) 80 Mkr Elproduktionskostnad 55 öre/kwh 30

31 Elproduktionskostnad (500 kwe) spillvattensidig koppling Avskrivningstid 15 år Ränta 5% Årsdrifttid h Nettoelverkningsgrad spillvärme10% Total inv spillvärme-orc (exkl kyltorn) 11,5 Mkr Elproduktionskostnad 51 öre/kwh 31

32 Investering (2 Mwe) med konventionell ångturbin Total investering KVV (inkl bygg) Mkr Specifik investering kr/kwe 32

33 Utvecklingsmöjligheter Fallstudie med jämförelse av ekonomin för biobränslebaserad elproduktion i anläggning på 10 MW v 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