Kogeneracja jest odpowiedzią na wymagania stawiane zakładom XXI wieku. Jest źródłem energii pozyskanej w sposób efektywny, na miejscu, zużywającym przy tym mniej paliwa w porównaniu do rozdzielnego wytwarzania prądu i ciepła.
Wzrost cen energii i potrzeba redukcji emisji CO2 powodują, że coraz więcej zakładów przemysłu mięsnego rozważa inwestycję w wysokosprawną kogenerację, która jest korzystną alternatywą dla tradycyjnych, rozdzielnych form wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej. W niniejszym artykule opisujemy w jaki sposób systemy kogeneracyjne wpływają na redukcję kosztów energii ponoszonych przez zakład wraz z możliwością uzyskania premii gwarantowanej oraz efektu ograniczenia emisji CO2.
Kogeneracja – istota rozwiązania
Kogeneracja to wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w skojarzeniu, z jednego paliwa, np. gazu ziemnego lub biogazu. W silniku, energia zawarta w gazie podczas procesu spalania w cylindrach przekształcana jest na energię mechaniczną oraz energię cieplną. Energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną w sprzężonej z silnikiem prądnicy, a energia cieplna, poprzez układ wymienników, odbierana jest w postaci pary technologicznej (w ilości ok. 45%) i równocześnie gorącej wody o parametrach 90/70°C (w ilości ok. 55%). Dzięki maksymalizacji wykorzystania energii pierwotnej paliwa gazowego oraz zminimalizowaniu strat, systemy kogeneracyjne uzyskują sprawność rzędu blisko 90%.
Czy to się opłaca?
Poniżej wykonamy analizę opłacalności dla jednostki kogeneracyjnej o mocy elektrycznej 1 MW oraz mocy cieplnej 1,1 MW i porównamy ją z uzyskaniem takiej samej wartości energii z zakładu energetycznego, a ciepła z kotłowni przyzakładowej.
W analizowanym przykładzie:
– moc elektryczna agregatu wynosi 1,0 MWe,
– moc cieplna: 1,1 MWt,
– sprawność wytwarzania energii elektrycznej: 42%.
Zakładamy, że agregat pracuje w ciągu roku 8 000 godzin, zużywając gaz ziemny w ilości ok. 2,4 MWh/h. Koszt zakupu paliwa gazowego wynosi 180 zł/MWh plus koszt dystrybucji 35 zł/MWh, co daje w sumie około 215 MWh.
8000 h/rok x 2,4 MWh/h x 215 zł/MWh = 4,13 mln zł
Łączne roczne koszty zakupu paliwa gazowego (gazu ziemnego ) dla zasilania systemu kogeneracyjnego o mocy elektrycznej 1,0MWe i mocy cieplnej 1,1 MWt będą wynosiły około 4,13 mln zł.
Ważną składową rocznych wydatków w ramach zainstalowanego systemu kogeneracji jest obsługa serwisowa, która wynosi około 200 000 zł (jest to średnia wyliczona na podstawie analizy kilku lat eksploatacji agregatu, uwzględniająca wymagane w tym czasie przeglądy wraz z wymianą części zapasowych). Po dodaniu tej kwoty roczne koszty eksploatacji agregatu wynoszą 4,33 mln zł.
W kwocie 4,33 mln zł/rok system kogeneracyjny wytworzy dla zakładu 8000 MWh energii elektrycznej i 8800 MWh energii cieplnej w postaci pary technologicznej i wody grzewczej.
Dla porównania obliczymy teraz dla tych samych parametrów energii elektrycznej i cieplnej koszty ich pozyskania w tradycyjny sposób. Dla obliczeń przyjmujemy taryfę zakupu energii elektrycznej B23, która wynosi 510 zł/MWh, do tego dodamy koszty dystrybucji w wysokości 170 zł/MWh. Daje nam to łącznie 680 zł/MWh, a przekładając to na rok roboczy (8000 h) kwota ta wyniesie 5,450 mln zł. Koszt wytworzenia rocznie ciepła o wartości 1,1 MWh z paliwa gazowego wynosi, przy podanej wyżej cenie 215 MWh, 2,1 mln zł.
Sumarycznie można przyjąć, że roczne koszty ponoszone na zakup energii elektrycznej (8000MWh) oraz koszt wytworzenia ciepła (8800MWh) w sposób tradycyjny wynoszą około 7,55 mln zł/ rok.
Przy wytworzeniu tej samej ilości energii elektrycznej i cieplnej w systemie kogeneracji koszty będą kształtowały się na poziomie 4,33 mln zł/ rok. Zastosowanie systemu kogeneracyjnego generuje nam oszczędności w wysokości 3,2 mln zł/ rok.
Premia gwarantowana – dodatkowe wsparcie finansowe
Zgodnie z ustawą, która weszła w życie 10 stycznia 2019 r., wytwarzanie energii w wysokosprawnej kogeneracji objęte jest systemem premii gwarantowanej, która w 2025 r. wynosi 133,8 zł/MWh. Dla rocznej produkcji 8.000 MWh oznacza to dodatkowy przychód w wysokości ok. 1,1 mln zł. Łączne roczne korzyści z kogeneracji to zatem:
– oszczędności na zakupie energii: ok. 3,2 mln zł,
– premia gwarantowana: ok. 1,1 mln zł,
– razem: ok. 4,3 mln zł, co odpowiada redukcji kosztów zakupu energii o około 57%.
Opłacalność inwestycji w kogenerację potwierdza również analiza przepływów pieniężnych, która wykazuje, że prosty czas zwrotu inwestycji w jednostkę kogeneracyjną 1 MWe wynosi kilka lat, a zysk NPV przy stopie dyskontowej 6% wskazuje na wysoką atrakcyjność projektu w horyzoncie 15 lat (do końca okresu wsparcia ustawowego, tj. maksymalnie do 2048 roku).
Korzyści środowiskowe
Na kogenerację nie możemy jedynie patrzeć w aspekcie finansowym. Rosnące wymagania środowiskowe, nacisk na neutralność klimatyczną i dekarbonizację powodują, że nowoczesne technologie w oparciu o zrównoważony rozwój i źródła odnawialne zaczynają odgrywać coraz większa rolę w prowadzeniu biznesu. Kogeneracja jest odpowiedzią na wymagania stawiane zakładom XXI wieku. Jest źródłem energii pozyskanej w sposób efektywny, na miejscu, zużywającym przy tym mniej paliwa w porównaniu do rozdzielnego wytwarzania prądu i ciepła. Pozwala ograniczyć emisję CO2 (nawet o 60%) oraz innych gazów cieplarnianych. Dzięki temu zakład spełnia coraz bardziej restrykcyjne normy środowiskowe i może uzyskać dodatkowe korzyści wizerunkowe oraz formalne (np. lepsze warunki w programach dotacyjnych). Zapewnia przedsiębiorstwu niezależność i bezpieczeństwo energetyczne.
Dla zakładu przemysłu mięsnego, który ma stałe i wysokie zapotrzebowanie na energię elektryczną i cieplną, inwestycja w kogenerację gazową o mocy 1 MWe jest rozwiązaniem opłacalnym ekonomicznie i korzystnym środowiskowo. Roczne oszczędności rzędu 4,3 mln zł przy jednoczesnym ograniczeniu emisji CO2 o 60% pokazują, że kogeneracja jest realnym sposobem na poprawę konkurencyjności i zrównoważonego rozwoju przedsiębiorstwa.
Nasze realizacje dla branży mięsnej w oparciu o model kogeneracyjny jak w analizowanym powyżej przykładzie (z dodatkową produkcją pary technologicznej) to Drob-Bogs oraz KPS Food, zakłady produkcyjne w Radomiu i Pionkach.
Centrum Elektroniki Stosowanej CES Sp. z o.o.
32-003 Podłęże 676
www.ces.com.pl