גנרטור ומערכות קוגנרציה
Transcription
גנרטור ומערכות קוגנרציה
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.