Analiza troškova korišćenja biomase za proizvodnju električne energije

5/25/2018 Analiza tro kova kori enja biomase za proizvodnju elektri ne energije - ...

http:///reader/full/analiza-troskova-koriscenja-biomase-za-proizvodnju-elektr

UNIVERZITET U BEOGRADU

MAINSKI FAKULTET

Zavrni rad

Analiza trokova korienja

biomase za proizvodnjuelektrine energije

Mentori: Student:Prof. dr Milo Banjac Andrija Petrovi

412/2010

Beograd, septembar 2013



MAINSKIFAKULTET UBEOGRADU

Zavrni radZadatak br.

List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Sadraj

1. Uvod 2

2. Biomasa 4

2.1. Tehnologije sagorevanja biomase 6

2.2. Anaerobno razlaganje 11

2.3. Gasifikacija 14

3. Trokovi sirovina 16

4. Trite biomase 19

5. Trenutni trokovi proizvodnjeelektrine energije na biomasu

23

5.1. Investicioni trokovi proizvodnje

elektrine energije na biomasu

26

5.2. Trokovi odravanja i rukovanja 28

6. Nivelisani troak elektrine energije iz

biomase

29

7. Zakljuak 32

8. Literatura 33





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Uvod

U cilju sve intenzivnijih zahteva i potreba za veom koliinom elektrine energije kako u industriji tako i

u svakodnevnom ivotu, pojavljuje se problem zadovoljavanja istih. Davno razvijene metode

proizvodnje elektrine energije koje se upotrebljavaju i danas, a odnose se na upotrebu

konvencionalnih goriva, ne predstavljaju trajno reenje navedenog problema. Njihova upotreba je

ograniena ne samo zbog nemogunosti obnavljanja istih u kratkom vremenskom periodu, ve i zbog

negativnog uticaja ne biljni i ivotinski svet kao i samog oveka.

Stoga dananje drutvo reenje trai u upotrebi alternativnih (obnovljivih) izvora energije pod kojima

podrazumevamo izvore energije koji se nalaze u prirodi i obnavljaju se u celosti i delimino. Na primer

za Republiku Srbiju rasporeda resursa obnovljivih izvora energije ( ne raunajui energiju dobijenu u

hidroeletranama )je sledei1:

1. Bioobnovljivi izvori (biomasa)63%

2. Energija malih vodotokova10%

3. Energija vetra5%

4. Suneva energija- 17%

5. Geotermalna energija5%

Kao glavni motiv ili prepreka u koricenju ili nekorienju odreenog vida energije jeste cena. Samim

tim bez obzira na to koliko konvencionalna goriva predstavljaju opasnost po ivi svet ukupni

eksploatacioni i investicioni trkovi diktirae njihovu upotrebu. Samim tim ovaj rad e se baviti

prevashodno biomasom kao i njenom opravdanou ili neopravdanou, posmatrano sa ekonomske

strane, za proizvodnju elektrine energije.

U 2010. godini ukupan instalisani kapacitet elektrana koje rade na biomasu u svetu bio je izmeu 54

GW i 62 GW. to predstavlja 1,2 % od ukupnog instalisanog kapaciteta svih postrojenja za proizvodnju

elektrine energije i izmeu 1,4 % i 1,5 % od ukupne proizvodnje elektrine energije u svetu 2. Ovi

podaci svedoe o vanosti korienja biomase u svakodnevnom ivotu , kao i tendenciji rasta upotrebe

iste.

Odsustvo preciznih informacija koje se odnose na proraun torkova predstavlja veliki problem u

odreivanju relevantnih informacija posebno onih koji se tiu cena razliitih vrsta biomase. Naveden

problem predstavlja jedan od kljunih faktora zbog kojih je danas vrlo rizino upustiti se u sam proces

1Podaci uzeti izhttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogas

2

Podaci uzeti iz Irena,Biomass for power generation, 2012
http://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogashttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogas





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

proizvodnje elektrine energije na ovakav nain, posebno u zemljama u tranziciji gde konvencionalna

goriva i dalje predstavljaju najbolje reenja.

Pravlan izbor tehnologija za prozivodnju elektrine energije u odreenom okruenju moe pokazati dasveopte miljenje o dominaciji konvencionalnih goriva predstavlja samo jo jedan stereotip ili bolje rei

neznanje. Nove tehnologije, koje se jo uvek istrauju i razvijaju, su jo jedan od indikatora da biomasa

zaista predstavlja gorivo budunosti.

Samim tim ovaj rad treba prihvatiti kao orijentacioni proraun koji se prevashodno oslanja na podatke

izvedene iz tekstova koje se odnose na trite EU i SAD-a gde je primena biomase u mnogo veoj

ekspanziji nego na prostoru Republike Srbije. Takoe vrlo je vano povui jasnu uporednu crtu koja se

tie trokove korienja biomase i ostalih vrsta goriva i istai sve prednosti i mane.Treba napomenuti

da u okviru prorauna trokova sve varijable, koje se odnose na poreze, dravne subvencije i premije ikoje prvenstveno zavise od draava, bieizostavljene. Ove i ostale informacije bie precizno prikazane

u realnim projektima i studijama izvodljivosti koji se odnose na izgradnju elektrana na biomasu.





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

2. Biomasa

Biomasa, kao najstariji izvor energije, nije potencijalno samo obnovljivi energent, nego i alternatva u

kojoj se sve vie prepoznaje mogunost zamene za fosilna goriva u proizvodnji toplotne i elektrine

energije.

Glavna prednost biomase u odnosu na mineralne, fosilne izvore energije, pored obnovljivosti i trajnosti

je i prihvatljivost kao energenta sa aspekta uticaja na ivotnu sredinu jer sadri vrlo mali ili ak uopte

ne sadri toksine gasovitih produkte - sumpor, teke metale i sl., aerozagaivae koji se emituju u

procesu sagorevanja. Istovremeno, optereenje atmosfere s CO2pri koritenju biomase je zanemarljivo,

budui da je koliina emitovog CO2prilikom sagorevanja jednaka koliini apsorbovanog tokom ivotnog

ciklusa biljke.Biomasa je veoma heterogen i hemijski kompleksan materijal koji se zasniva na ugljeniku, vodoniku i

kiseoniku. Obuhvata sve vrste biolokog materijala, biljnog i ivotinjskog porekla, u vidu proizvoda,

nusproizvoda, otpada ili biljnih ostataka koji su direktno ili indirektno proizvedeni posredstvom reakcija

fotosinteze.

Moe se podeliti na drvnu biomasu, biljnu masu drugog porekla, kao i organsku biomasu. Prema

agregatnom stanju, s uticajem na nain energetskog korienja, razlikuju se: vrsta, tena i gasovita

biomasa.

vrsta biomasa sadri ostatke poljoprivredne proizvodnje i umarstva, brzorastuih b iljaka (ShortRotation Coppice - SRC), a pre svega brzorastuih uma, biogeni deo selektovanog komunalnog

otpada (biorazgradiva frakcija), ostatke iz drvopreraivake industrije, ostatke primarne i sekundarne

prerade poljoprivrednih proizvoda i drugo. vrsta biomasa se najee upotrebljava direktno,

sagorevanjem , proizvodei 10-20 MJ/kg tolote.

Pod tenom biomasa podrazumevaju se tena biogoriva biljna ulja i transesterifikovana biljna ulja

biodizel i bioetanol. Upotrebom biodizela emisija ugljen monoksida i ostalih ugljovodika smanjena je za

20% do 40%.

Gasovitu biomasu predstavlja biogas proizveden iz ivotinjskih ekskremenata, drugih otpadnih materija

ili energetskih biljaka (silaa trave i kukuruza). Gasovitu, pa i tenu, biomasu,predstavljaju i produkti

gasifikacije, odnosno pirolize vrste biomase.

U cilju analize biomase za proizvodnju elektrine energije veoma je vano analizirati tri kljuna

elementa proces:

1. Biomasa kao sirovina razliite vrste sirovina imaju razliit uticaj na tehnologiju i ukupne

trokove;





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

2. Transformacija biomasepretvaranje sirovine u oblik pogodan za upotrebu;

3. Tehnologija proizvodnje elektrine energijeodnosi se na sam proces porizvodnje koji se

odvija u odreenom postrojenju;

Proces tranforamcije biomase zasniva se na termo-hemijskim procesima, mehanikim i biohemijskim

procesima.

Tipian predstavnik mehanikih procesa su tehnologije briketiranja i peletiranja. Peletriranja je postupak

prilikom kojeg se usitnjeni materijal pod visokim pritiskom pretvara u kompaktnu formu velike

zapreminske mase, pogodne za dalju manipulaciju i korienje. Proces briketiranja primenjuje se

odavno u rudnicima uglja. Na klipnoj presi presuje se praina i sitni otpatci od uglja. Re briquet na

engleskom jeziku znai cigla ili opeka. Zbog toga briket moe da bude u obliku opeke (prizmatian) ili u

obliku cilindrinog valjka.

Pod termo-hemijskim procesima prevashodno podrazumevamo procese sagorevanja, gasifikacije i

pirolize. Proces sagorevanja podrazumeva Rankin-Klauzijusov kruni ciklus sagorevanja biomase u

kotlovima razliite veliine. Pod dejstvom visokog pritiska i temperature dolazi do proizvodnje pare koja

odlazi u turbinu gde se generie elektrina energija. Termodinamiki stepen korisnosti ovog ciklusa

iznosi oko 23% - 25%3. Danas mnogo primenjiviji proces sagorevanja biomase jeste sagorevanje u

kombinaciji sa nekim fosilnim gorivom najee ugljom. Procenat biomase koji ulazi u masu ovakvog

goriva je oko 5% do 10%. Ukoliko biomasa pre toga proe kroz odgovarajui tretman i preradu, ovaj

procenat moe doi i do 80% od ukupne mase, s tim da se moraju izvriti odgovarajue modifikacije na

gorionicima i mlinovima. Biomasa moe i da sagoreva odvojeno od uglja to je poznato u praksi kao

paralelno sagorevanje.

Gasifikacija je proces u kome se transformiu organske ugljenine materije u ugljen-monoksid, vodonik

i ugljen dioksid. To se postie reakcijom materijala na visokim temperaturama sa kontrolisanom

koliinom kiseonika i pare. Dobijena smea prethodno nabrojanih jedinjenja, pepela i ai predstavlja

gas koji se zove singas (od sinteze gasa). Proces gasifikacije prolazi kroz: suenje, pirolizu,

sagorevanje. Singas se dalje koristi u gasnim turbinama i motorima sa untranjim sagorevanjem u

kojima stepen korisnog dejstva moe biti vei nego kod parnih turbina.

Piroliza pored toga to predstavlja deo proces gasifikacije moe se i nezavisno upotrebljavati od nje.

Proces pirolize predstavlja razlaganje supstance pod uticajem visokih temperatura (450oC - 600oC) bez

uticaja drugih agensa. Najee se pirolizom sloena hemijska jedinjenja raspadaju na prostija.

Produkti pirolize pri raspadanju biomase su vrste i gasovite supstance (biogas) koje se mogu koristiti

kao gorivo.

3Podaci uzeti iz Irena,Biomass for power generation, 2012





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Razlaganje organskog dela vrstih otpadaka u gasove, u kojima se nalazi metan, moe se ostvariti

biohemijskim putem anaerobnog razlaganja ili anaerobne fermentacije. Uprkos znaajnim

ogranienjima, bioloke metode za preradu vrstih i opasnih otpadaka stalno privlae panju.

Razne vrste mikroorganizama mogu da uklanjaju i pretvaraju neke organske materije u bezopasne, ak

upotrebljive nusproizvode, kao to je metan. vrsti otpaci iz gradova i mulj iz postrojenja za preradu

otpadnih voda, prerauju se u posebnim kadama u kojima relativno brzo dolazi do anaerobnog

mikrobiolokog razlaganja iz kojeg nastaje koristan gas, metan. Anaerobna fermentacija moe se

porediti sa situacijom u movarama i drugim slinim vodenim oblastima gde nastaje metan. Metan se

sakuplja i koristi kao izvor energije, a u svim kontrolisanim tehnikama fermentacije otpada konani

proizvod CO2koji se emituje u atmosferu. Posle fermentacije organskog otpada izdvojenog na izvoru,

ostatak fermentacije se normalno tretira aerobno do komposta. Na taj nain je konani rezultatfermentacije otpada u veini sluajeva slian aerobnom kompostiranju.Proces razlaganja konvertuje

organsku frakciju u biogas, kompost i vodu. Proizvodnja biogasa je 130-150 m3 po toni otpada u

zavisnosti od sastava organske materije. Biogas je ekoloko gorivo sa toplotnom moi od 6-7 KWh / m3.

Moe biti upotrebljen za proizvodnju elektrine energije preko gasnih motora ili kao gorivo za vozila.

Slika 1.Primarne i sekundarne tehnologije prerade biomase

2.1 Tehnologije sagorevanja biomase

U zavisnosti od krupnoe, vlanosti i vrste komada biomase razlikuje se i tehnologija njene primene i

sagorevanjaodnosno tipova i oblika loita kotlova u kojim se sagorevanje vri (kotlovi malih, srednjih

i velikih snaga). Za sagorevanje se uglavno koristi klasina tehnologija sagorevanja na reetci

(pokretnoj, nepokretnoj, kosoj i stepenastoj), sagorevanje u letu, sagorevanje u mehurastom

fluidizovanom sloju, sagorevanje u cirkulacionom fluidizovanom sloju.Najee korieni oblici goriva





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

za ovakva postrojenja su drvni otpaci iz umarstva i drvne industrije, slama i razni poljoprivredni otpad,

komunalni i industrijski otpad koji je biorazgradiv. Prema nainu neposredne pripreme biomase zasagorevanje, razlikuju se:

Tehnologije kod kojih se vri neposredno sagorevanje biomase (sa veim ili manjim stepenom

pripreme) u loitima klasinih ili posebnih konstrukcija kotlova.

Tehnologije kod kojih se prvo vri gasifikacija biomase u predloitima i sagorevanje gasa u

loitimaklasinih konstrukcija kotlova za sagorevanje gasnog goriva.

Postoje dve osnovne komponente koje se odnose na proces sagorevanja biomase u elektranama:

1. Kotlovi - postrojenja u kojima se hemijska energija goriva pretvara u toplotnu energiju produkata

sagorevanja sa ciljem zagrevanja, pregrevanja i isparavanja radnog fluida.

2. Turbine postrojenja u kojima se vri pretvaranje toplotne energije radnog fluida u mehaniki

rad na raun koga se dobija elektrina energija.

Dva najea tipa kotlova koji se koriste su kotlovi za sagorevanje u fuidizovanom sloju i stoker kotlovi.

Stoker kotlovi4 sagorevaju gorivo na reetki proizvodei tople gasove koji se koriste za proizvodnju

pare. Pepeo i ljakakoji su posledica proces se odstranjuju putem reetke koja se pomera ili koja je

fiksna. Generalno postoje dva osnovna tipa ovakvih kotlova, a to su oni kod kojih i gorivo i vazduh

dolaze iznad reetke u loite i oni kod kojih gorivo dolazi sa gornje strane reetke, a vazduh sa donje.

Kotlovi za sagorevanje u fluidizovanom sloju se dalje mogu podeliti na kotlove za sagorevanje u

vazdunom fluidizovanom sloju i na kotlove pod pritiskom. Svi kotlovi ovog tipa rade po principu

uduvavanja mehurova vazduha u loite tokom proces sagorevanja. Kotlovi za sagorevanje u

vazdusnom fluidizovanom sloju se dalje dele na ve napomenute kotlove u mehurstom fluidizovanom

sloju (BFB) i kotlove u cirkulacionom fluidizovanom sloju (CFB). Osnovna razlika izmeu dva navedena

tipa je u brzini fluidizacije (za cirkulacione brzina je vea). CFB kotlovi omoguavaju potpun proces

sagorevanja vraanjem nesagorele biomase u sloj za sagorevanje. Kotlovi pod pritiskom za

sagorevanje u cirkulacionom fluidizovanom sloju su najee korien tip kotlova za sagorevanje

biomase zato to je njihov stepen korisnoti visok.

4Stoker kotlovi ili kotlovi za loenje





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Slika 2.Stoker kotlovi za sagorevanje biomase

Slika 3.Kotlovi za sagorevanje u cirkulacionom fluidizovanom sloju

Pored kotlova turbine predstavljaju vrlo vaan deo elektrane ze proizvodnju elektrine energije iz

biomase. U ovom radu navedena su tri najzastupljenija tipa:

1. Kondenzacione parne turbinenajee primenjivan oblik turbine za elektrane na biomasu.

Projektovane su na taj nain da omogue maksimalni broj obrta vratila za unetu koliinu pare u

cilju vee efikasnosti u proizvodnji elektrine energije.

Kotao za

sagorevanj

e u

U al





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

2. Paren turbine sa mogunou ekstrakcije pare one su jedan od tipova kondenzacionih

turbina koje omoguavaju ekstrakciju pare na umerenim pritiscima na sredini turbine. Ovo je

veoma poeljno za sisteme koje imaju kombinovanu ulogu u proizvodnji elektrine i toplotne

energije. Turbine ovakvog tipa omoguavaju veliku fleksibilnost ali rade sa smanjenim stepenomkorisnosti za proizvodnju elektrine energije.

3. Turbine povratnog pritiskanajee korien tip turbina u tipovima industrije gde je pored

toplote i elektrne energije potrebna i tehnoloka para na visokom pritisku radi obavljanja

odreenog proizvodnog procesa.

Danas vrlo zastupljen proces je kombinovana proizvodnja toplotne i elektrine energije. Ovajproizvodni

postupak, poznat jos i kao CHP ( Combined heat and power ), je zajednika proizvodnja toplotne i

elektrine energije. Toplota ovako nastala se dalje moe distribuirati u svrhe grejanja objekata ili uindustriji. CHP sistemi mogu da ostvare veu ukupnu efikasnost nego pojedinani sistem za porizvodnju

elektrine i toplotne energije. Isplatljivost CHP sistem prvenstveno zavisi od trenutne cene biomase

(sirovine) kao i od njene dostupnosti. Iako razni tipovi biomasa mogu da se koriste kao gorvo u CHP

sistemima ipak najvei potencijal pokazuje eerna trska i otpaci iz drvne industrije. Ovaj proces

poznatiji je jo i pod imenom kogeneracije iliti proizvodnja elektrine energije sa istovremeni

iskorienjem toplotne energije. Kogeneracija koristi otpadnu toplotu, koja uvek nastaje prilikom

dobijanja elektrine energije, ime se spreava njeno isputanje u atmosferu. Prilikom konvencionalnih

naina dobijanja elektrine energije, gotovo dve treine energetskog inputa se gubi na ovaj nain!

Kogeneracija moe da iskoristi veinu te (inae baene) toplotne energije, ime se dobija znatno bolja

iskorienost goriva i znaajne utede, to sve rezultira u energetskoj utedi od 20 do 40%.

Kogeneracioni modul je energetska jedinica koja istovremeno proizvodi elektrinu i toplotnu energiju, a

sastoji se od sledeih glavnih delova.

Slika 4.Kogeneracijski modul





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Kombinovano sagorevanje biomase i uglja danas je prisutno u velikom broju elektrana. Oko 55 GW je

ukupan kapacitet elektrana u Americi i Evropi koje rade na ovakvu vrstu goriva. U Evropi oko 45 GW

elektrine energije je proizvedeno kombinovanim sagorevanjem goriva i biomase, sa udelom biomase

od 3% do 95%5. Kombinovano sagorevanje ima niz prednosti koje se odnose na ekologiju t.j. smanjenu

emisiju CO2, gasova i otrovnih supstanci. Investicioni trkovi elektrane koja radi na ovaj nainsu manji u

odnosu na elektrane koja koristi konvencionalne procese sagorevanja biomas. Prevashodno zbog toga

to ve postojea elektrana na ugalj zahteva ili ne zahteva vrlo male modifikacije u zavisnosti od udela

biomase u gorivu. Fleksibilnost kao vrlo vana odlika koja direktno utie na trokove je jo jedna u nizu

prednosti. Elektrane koje rade sa kombinacijom biomase i uglja imaju mogunost da u sluaju nagle

promene cena biomase ili njene dostupnosti na tritu rade sa 100% fosilnim gorivom. Stepen

korisnosti u ovakvim elektranama moe da dostigne neverovatnih 38%, poreenja radi dananje

tehnologije sagorevanja biomase imaju stepen korisnosti od 18% do 22%.Postoji nekoliko naina kombinovano sagorevanja:

1. Direktno kombinovano sagorevanjekod nje se biomasa dovodi u kotao zajedno kroz iste ili

razliite gorionike;

2. Indirektno kombinovano sagorevanjevrsta biomasa se prerauje u bio gas i u kotao se

dovodi zajedno sa ugljom;

3. Paralelno sagorevanjebiomasa i ugalj odvojeno sagorevaju u razliitim loitima i potom se

pregrejana para dobijena iz ovih proces dalje alje do turbine;

Slika 5.Tipovi kombinovanog sagorevanja

Generalno govorei najee primenjivani tipovi kotlova, koji se koriste pri kombinovanom sagorevanju

biomase i uglja, su kotlovi za sagorevanje u fluidizovanom sloju koji imaju mogunost korienja veeg


Direktno sagorevanje Indirektno sagorevanje Paralelno sagoreavanje

Biomasa

BiomasaBiomasaUgalj

Ugalj

U al

Gasifikaci a

Ko

-

K

o-K

o-

K

o-





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

udela biomase u kombinacije sa ugljem u odnosu na ostale.

Meutim korienje biomase u udelu veem od 20% svakako zahteve velike modifikacije na samo m

kotlu stoga u svetu postoji mali broj ovih elektrana. Biomasa se moe koristit i sa prirodnim gasom ali

prilikom toga udeo prirodnog gasa je mali zato to je njegova osnovna svrha da stabilizuje sirovinu(biomasu) sa velikim procentom vlage. Mnoge zemlje irom Evrope smatraju da klju ouvanja ivotne

sredine, bez velikih uticaja na cenu struje, u proizvodnji elektrine energije pri kombinovanom

sagorevanju biomase i fosilnih goriva (prvenstveno uglja).

2.2 Anaerobno razlaganje

Anaerobna digestija je proces u kome dolazi do razlaganja sirovina (biomase) sa velikim procentom

vlage u cilju dobijanja biogasa. Anaerobna digestija je proces koji zahteva konstantni prinos sirovina

radi odravanja stalnog kvaliteta. Sirovina najee prolazi kroz odreeni tretman prilikom ega se vri

maksimizacija metana osloboenog u procesu razlaganja. Razlaganje vie razliitih tipova je uobiajna

procedura u cilju ostvarivanja najboljeg balansa izmeu proizvodnje biogasa i stabilnosti procesa.

Uprkos razlikama, princip rada je isti za sva postrojenja: supstrat se prikuplja u predspremniku iz kojeg

se prepumpava u digestor koji je nepropustan za gasove, a izraen od elika ili betona i toplotno

izolovan kako bi se temperatura procesa odrala konstantnom (mezofilna, na oko 35C ili termofilna na

oko 55C). Digestori mogu biti horizontalni ili vertikalni, obino imaju sastav za meanje i

homogenizaciju supstrata, kako bi se na najmanju moguu meru sveo rizik stvaranja plutajuih slojeva i

sedimenta. Meanje supstrata omoguava bolje snabdevanje mikroorganizama hranjivim materijama jer

zbog meanja oni dospevaju u sve slojeve supstrata pospeujui postupak proizvodnje biogasa.

Proseno zadravanje supstrata u digestoru je izmeu 20 i 40 dana, zavisno od vrste supstrata i

temperature na kojoj se odvija digestija. Oprema ini 70% 80% industrijskog postrojenja biogasa.

Glavni deo opreme ine zatvoreni rezervoari - digestori, koji su obino uraeni od visoko kvalitetnogelika otpornog na hemijsku sredinu, koroziju i udare, prekriveni PVC membranom, jer se u njima vri

fermentacija. Digestori takoe mogubiti kompletno izraeni od PVCa. Iz ovih rezervoara biogas se

distribuira do postrojenja za proizvodnju struje i toplotne energije, i dalje do krajnjih korisnika. vrsti

supstrati ili npr. kukurzna silaa se direktno isporuuju u digestor preko punog utovarivaa, koji se

nalazi u bunkeru ispred samog digestora. To je veoma jaka konstrukcija izraena od legiranog elika,

otporna na kiseline, i dimenzionisana za velika optereenja. Unutar digestora su smetene propelerne

mealice, specijalno dizajnirane za rad u agresivnim sredinama. Pomou ureaja za regulaciju toplote,

u digestoru se odrava propisana konstantna temperatura, koja omoguava opstanak bakterija. U





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

sastavni deo opreme jednog biogas postrojenja spada i separator, ija je osnovna funkcija razdvajanje

fermentovanje biomase u vrstu i tenu frakciju.

Prinos biogasa u zavisnosti od poljoprivredne sirovine

Sirovina Prinos biogasa m3/t

Govee stajsko ubrivo (85-88% vlanosti) 54

Govee stajsko ubrivo (94% vlanosti) 22

Svinjsko stajsko ubrivo (85% vlanosti) 62

Svinjsko stajsko ubrivo (94% vlanosti) 25

Ptiije ubrivo elijsko (75% vlanosti) 103

Ptiije ubrivo leglo (60% vlanosti) 90

Kukuruz silaa 180

Svea trava 200

Mleko surutka 50

itarice 538

Presovano voe, povre (80% vlanosti) 108

eerna repa (78% vlanosti) 119

Melasa 633

Tabela 1.Prinos biogasa u zavisnosti od vrste biomase, poljoprivredne sirovine

6

Tokom cele godine je mogua proizvodnja elektrine energije u jednom biogas postrojenju i to od 1 m 3

biogasa moe istovremeno da se proizvede 2,4 kWh elektrinei toplotne energije.

6Podaci uzeti izhttp://www.microma.co.rs/Biomasa.html
http://www.microma.co.rs/Biomasa.htmlhttp://www.microma.co.rs/Biomasa.html





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Slika 6.Postrojenje za kombinovanu proizvodnju elektrine i toplotne energije putem anaerobnedigestije

Velike elektrane koje koriste komunalni, poljoprivredni i industrijski organski otpad imaju potrebu za

8000 do 9000 toni po mega vatu godisnje (t/MW/godinje). Sledea tabela pokazuje koliinu tri razliite

organske sirovine potrebne za pogon elektrane koja radi anaerobnom digestijom snage od 500 KW.

po godini

Masa kukuruzne sirovine (tona) 5940

Masa deteline (tona) 2181

Masa trave (tona) 1374

Totalna masa sirovina (tona) 9495

Proizvodnja biogasa (milion m3) 1,88

Proizvonja elektrine energije (MWh) 4153

Proizvodnja toplotne energije (MWh) 4220

Sopstvena potronja el. Energije (MWh) 161

Sopstvena potronja top. Energije (MWh) 701

Elektrina energija za istribuciju (MWh) 3992

Toplotne energija za distribuciju (MWh) 1697

Tabel 2. Parametri za proizvodnju elektrine energije anaerobnom digestijom elektrane snage 500 KW7

7Podaci uzeti izhttp://www.microma.co.rs/Biomasa.html
http://www.microma.co.rs/Biomasa.htmlhttp://www.microma.co.rs/Biomasa.html





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

2.3 Gasifikacija

Prednost gasifikacije je u tome sto je to je sintetiki gas potencijalno efikasniji od direktnog

sagorevanja izvornih goriva jer sagoreva na viim temperaturama ili ak u motorima sa unutranjimsagorevanjem pa je termodinamika gornja granica efikasnosti, definisana Karnotovom teoremom,

vea. Singas moe biti sagorevan direktno u gasnim motorima, kada proizvodi metanol ijedinjenja hlora

ili moe biti pretvoren u sintetiko gorivo Fier Tropovim procesom. Za gasifikicaiju se takoe mogu

koristit materijali koji bi inae bili deponovani u biorazgradivi otpad.

Iako je gasifikacija kao tehnologija ve uveliko dostupna dosta se mora raditi na daljim istraivanjima s

obzirom na to da je ukupna instalisana snaga za porizvodnju elektrine energije samo 373 MW do

2010. godine. Za period do 2016. godine postoje samo nekoliko projekata izgradnji elektrana koje rade

principom gasifikacije snage 29 MW. Osnovni tehniki problemi procesa gasifikacije odnose se na

fleksibilnost goriva, odstranjivanje estica iz istog, alkalnih metala i jedinjenja hlora, uklanjanje pepela i

amonijaka. Sa ekonomske perspektive problemi se odnose na kompleksnost i trokove, poboljanji

performansi i efikasnosti.

Postoje tri osnovna tipa tehnologije gasifikacije:

Gasifikacija u fluidizovanom sloju (mehurastom ili cirkulacionom);

Gasifikacija u nepokretnom sloju;

Gasifikacija unutranjeg protoka8;

Takoe podela se moe vriti i na etiri razliita kriterijuma:

o Jedinjenja koje vri oksidaciju: moe biti vazduh, kiseonik, para ili meavina gasova;

o Obezbeivanje potrebne koliine toplote za obavljanje procesa: indirektnom i direktnom

metodom;

o Pritiska: na visokom ili atmosferskom pritisku moe se obavljati gasifikacija;

o Tehnologije;

U zavisnosti od sadraja ugljenika i vodonika biomase i karakteristika gasifikatora, toplotna vrednost

proizvedenog gasa moe da varira od 10% do 50% od toplotne vrednosti prirodnog gasa. Proizveden

gas moe se dalje preraditi (oistiti) to bi omoguilo korienje za pogon maina kao to su brzohod ni

klipni motori i turbine. U osnovi process gasifikacije je primarno endotermski i kao takav zahteva

izvesnu koliinu toplote. Gas koji izlazi iz process sadri izvesnu koliinu nepoeljnih materija kao to su

8Ovaj tip gasifikacije nee ui u razmatranje s obzirom na to da elektrane koje ovako funkcioniu su velikih snaga od 100

MW pa do 1000MW, to je redak sluaj kada se radi o proizvodnji elektrine energije na biomasu.





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

pepeo, katran i materije koje predstavljaju opasnost po ivotnu sredinu, prema tome vrlo se retko koristi

u primarnom oblik t.j. najee ide na dodatnu obradu. Samim tim ve napomenuta fleksibilnost sistema

korienja gasova razliite istoe je na vrlo niskom nivou, to direktno utie na eksploatacione itotalno

instalisane trokove.Isplatljivost razliitih tehnologija za proizvodnju struje gasifikacijom prvenstveno zavisi od kapaciteta

postrojenja. Ova podela izvrena je na bazi detaljnih ispitivanja naina dobijanja biogasa, kao i na

osnovnu investicionih trokova, ukupno instalisanih trokova, eksploatacionih trokova i trokova

odravanja.

Slika 7.Zavisnost tehnologija od instalisane snage elektrana

U Indiji je instalisano oko 60 mini elektrana snage dovoljne da snadbevaju 25000 domainstva u vie od

250 zajednica. Investiciona cena ovakvog poduhvata je bila relativno niska od 1000 do 1500 USD/KW,

a ukupni stepen korisnosti izemu 7 % i 14%9. Problem su predstavljali trokovi odravanja koji su bili

utoliko vei zbog konstantnih tehnikih problema sistema. Jedan od reenja istih bila je angaovanje

jeftine radne snage iji je zadatak bio svakodnevno nadgledanje elektrana u cilju spreavanja

konstantnih kvarova.

Preiavanje gasova, kao jedna od osnovnih prepreka u korienju ovakvog naina proizvodnje struje,

zavisi od eljene istoe biogasa, kao i od tehnologije koja se primenjuje u elektrani. U odreenim

procesima sagorevanja, u kotlovim ili motorima sa unutranjim sagorevanjem, istoa biogasa i ne

mora da bude na vrlo visokom nivou, dok kod gasnih turbina sa visokim stepenom korisnosti sadraj

tetnih estica mora da bude na izuzetno niskom nivou, zbog toga je i cena proizvodnje istog vea.






List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Prednosti Nedostaci

Gasifikacija u fluidizovanom

sloju BFB CFB

Proizvodnja homogenog gasa

dobrog kvalitetaKomplikovana kontrola procesa

Mogudnost koridenja razliitihsirovina

Povedani trokovi i kompleksnost

Dorba razmena toplote u

kontaktuNefleksibilnost

Oravanje konstantnostitemperature u procesu

Manja efikasnost u razmeni toplote od BFB-a

Neravnomerno temperatursko polje

Problemi sa veliinom estica goriva

Velike brzine doprinose povedanoj eroziji

Tabela 3.Prednosti i nedostaci gasifikacije u fluidizovanom sloju

3. Trokovi sirovina

Biomasa kao sirovina za proizvodnju elektrine energije je vrlo heterogena i pre svega zavisi od kojevrste potie. Samim tim i karakteristike biomase variraju u pogledu gornje i donje toplotne moi.

Red

brojBiomasa

Biomasa za

sagorevanje (

25% od ukupne

103t)

Donja

toplotna mo

(MJ/kg)

Ekvivalent vrednost

lakog ulja za loenje

(103t)

1. Penina slama 743,75 14 247,92

2. Jemena slama 103,13 14,2 34,873. Ovsena slama 6,4 14,5 2,21

4. Raena slama 3 14 1

5. Kukuruzovina 1787,5 13,5 574,55

6.

Kukuruzovina

semenskog zrna 21,56 13,85 7,11

7. Oklaska 357 14,7 124,95

8. Stabljika sunckrota 200 14,5 69,05

9. Ljuske suncokreta 30 17,55 12,54

10. Slama od soje 80 15,7 29,9

11. Slama uljane repice 75 17,4 31,0712. Stabiljka hmelja 1,98 14 0,66

13. Stabiljka duvana 0,26 13,85 0,09

14.

Ostaci rezidbe u

vodnjacima 289,44 14,15 97,5

15.

Ostaci rezidbe u

vingoradima 71,55 14 23,85

16. Stajnjak 110 23 60,24

UKUPNO 3880,57 14,26 1317,15

Table 3.Donja toplotna mo biomase i ekvivalentne vrednosti lakog ulja za loenje10

10Podaci uzeti izhttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogas
http://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogashttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogas





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Postoje nekoliko osnovnih karakteristika koje definiu cenu i isplatljivost korienja odreenog tipa

biomase. To su: sadraj vlage, sadraj pepelai ljake, veliina estica i gustina.

Sadraj vlageu odreenom tipu biomase moe da varira u opsegu od 10% do 60%. U zavisnosti od

primenjene tehnologije dobijanja elektrine energije postoje i razliiti zahtevi koji se odnose na ovu

osobinu. Tako na primer Stoker i CFB kotlovi mogu da koriste biomasu sa relativno visokim sadrajem

vlage. Kljuni problem kod biomase sa velikim sadrajem vlage je taj to je energetska vrednost

dobijena iz nje mala. Pored toga navedena vlaga poveava ukupnu masu goriva pa se samim tim i

trokovi transporta poveavaju. Poboljavanje energetske gustina ne samo da smanjuje trokove ve i

poveava efikasnost t.j korisnot elektrane. Ovo se moe postii ukoliko vrimo isuivanje biomase ili

koristimo neke druge ve navedene postupke kao to su peletiranje i briketiranje. Prolazei kroz ove

postupke cena biomase se poveava ali samim tim i njena energetska vrednost, zato treba ostvaritipaljlivim proraunom idealnu optimizaciju ova dva parametra. Prema tome iako se cena sirovine po

jedinici tone poveava to moe da dovede do smanjivanja cene sirovine po jedinici energije.

Slika 8.Odnos cene po jedinici tone i po jedinici energije u zavisnosti od vlage11

Sadraj pepela i ljakeje pokazatelj koji takoe utie ne samo na eksploatacionu cenu elektrane,

imajui u vidu da smanjuje energetsku efikasnost, ve utie i na trokove odravanja postrojenja i

ureaja, na radni vek i investicione trokove. Zaljakivanje grejnih povrina na izlazu iz loita je veliki

problem posebno u sluajevim kada se govori o korienju ratarskih kultura, kora ili trave. Na taj nain

dolazi do smanjene razmenjene koliine toplote to je direktno povezano sa injenicom da se trokovi

odravanja i popravki podiu. Izbacivanje pepela u spoljanju sredinu mora biti praeno ureajima za


Sadra vla e %

$ 160 po toni

$ 140 po toni

$ 120 po toni

$ 20 po toni

$ 100 po toni

$ 80 po toni

$ 40 po toni

$ 60 po toni





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

otpraivanje koji u zavisnosti od koliine istog cenovno variraju. Smanjenje zaljakivanja povrina se

moe ostvariti sagorevanjem na niskim temperaturama i izbacivanjem gasova temperaturom koja je

desetak stepeni manja od temperature omekavanja pepela, zbog neravnomernog temperatursko

gradijenta na izlazu iz loita. Pored toga postoje elektrane koje ovaj problem reavaju korienjemspecijalnih sistema za sagorevanje koje dodatno optereuju investitora.

Veliina estica sirovineje vrlo bitna s obzirom na to da utie na vreme paljenja i suenja goriva.

Vee estice sirovine zbog svoje krupnoe se sporije greju, to rezultuje stvaranju vie ai, a manje

katrana. Kod kotlova sa nepokretno reetkomovakve estice mogu da dovedu do pada pritisaka u zoni

razmene toplote i velikih estica praine u gasu.





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

4.Trite biomase

Svetsko trite koje se bavi prodajom biomase jo uvek nije jasno oformljeno. Istraivanja pokazuju da

Evropa, severna Amerika, juna Amerika i Azija proizvode oko 85% elektrine enrgije na biomasu u

svetu. Drvna biomasa je najrasprostanjenija pri proizvodnji elektrine energije u EU. Finska, vedska,

Nemaka i Velika Britanija proizvode oko 67% elektrine energije na biomasu u Evropi.

Kao zemlja sa velikim povrinama obradivog zemljita I delova pod umom, Srbija ima veliki potencijal

za proizvodnju biomase, koji iznosi oko 2,4-2,6 Mt godinje to predstavlja oko 63-80% ukupnog

potencijala. Potencijal drvne biomase ini oko 1,0 Mtdok vie od 1,4 Mt ini poljoprivredna biomasa.

Procenjeno je da se svake godine u Srbiji proizvede ukupna koliina od 12,5 miliona tona biomase, od

toga u Vojvodini oko 9 miliona tona to ini oko 72%.Znatne koliine biomase svake godine na poljima

Srbije ostaje neiskoriteno, a to je oko 10 miliona tona. Samo u Vojvodini, godinje se izgubi izmeu 6 I7 miliona tona biljnih ostataka to odgovara koliini od 1,5 miliona tona nafte. Slama penice i drugih

strnina je, poslednjih 20 godina kao sporedni proizvod, vrednija od osnovnog proizvoda.

Tabela 4.Udeo ukupne proizvodnje elektrine energije po kontinentima12


Evropa

Azija

Juna AmerikaSeverna

Amerika

Pacifik

CIS

Kapacitet





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Slika 9.Udeli razliitih vrsta biomase u proizvodnji elektrine energije

Oko 84% od ukupne proizvodnje biomase je zasnovano na postrojenjima koja toplotnu energiju pare

koriste uz pomoc gasnih turbina radi dobijanja elektrine energije. Polovina od ovih postrojenja se

koristi za kombinovano dobijanje elektrine energije i toplote. Oko 45 GW elektrine energije u Evropi

se dobija kombinovanim sagorevanjem biomase i fosilnog goriva (najee uglja). Posebno razvijene

zemlje danas pokazuju veliku zainteresovanost u ulaganja postrojenja za proizvodnju elektrine

energije na biomasu tako da se u budunosti t.j do 2030 godine oekuju investicije od 21 do 35 milijardi

dolara to e dovesti do ukupnog poveanja kapaciteta postrojenja za proizvodnju biomase sa

dananjih 62 GW do oekivanih 270 GW (2010 godine)13.

Jedna od takvih elektrana je izgraena i u Republici Srbiji od strane firme Energoobnovau Goraiima

blizu aka, kao prva ekoloka mini elektrana na ovim prostorima koja radi na biomasu. Osim

osnovnog izlaza iz sistema (struje i toplotne energije), termoelektrana kao nus proizvod daje i 400000

litara zemlje za cvee i oko 1000000 litara tenosti za ubrenje njiva. Postrojenje se sastoji od skladita,

dela za biogas i dela za elektrinu energiju i nema tetnih karakteristika. U izgradnju elektrane uloeno

je oko 200000 EUR, od ega je 25000 EUR obezbeeno iz kredita Fonda za razvoj, a ostalo je

finansirano sopstvenim sredstvima investitora. Godinja dobit ove elektrane, uz maksimalno umanjenu

prihodnu stranu, a uveanu rashodnu stranu bila bi 80.000 EUR to po 1 ha obraenog zemljita daje

2700 EUR dobiti, a mi do danas u Srbiji nemamo takve primere, ili su retki. Elektrina energija se

otkupljuje po ceni od 0,16 EUR po KWh, a u skladu sa zakonom i ugovorom na 12 godina.Toplota se


45%

1%

21%

8%

1%

1% 3%

20%

Drvna biomasa

Gas iz drvne industije

Biomasa

Deponijski gas

Kanalizacioni gas

Gas u tenoj formi

Biogas

Otpaci u prerai ederne trske





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

koristi za grejanje sopstvenog etno naselja i zagrevanja plastenika i suara za voe. vrsti i teni

stajnjak koji ostaju kao nus produkt koriste se kao visokokvalitetno organsko hranivo u organskoj

proizvodnji hrane, a time umanjuje upotreba ubriva14. Dodatna prednost je tose tako mala

postrojenja mogu izgraditi po znatno manjoj ceni u odnosu na konkurenciju, sa istim tehnikimkaratneristikama.

Slika 10.Budue prognoze poveanja kapaciteta proizvodnje elektrine energije na biomasu

Dananje trite biomase se uglavno zasniva na trgovini peletima i briketima, odnosno drvnim

ostacima. Velika koliina ovih sirovina se ne koristi u komercijalne svrhe ve se upotrebljava za

domainstva. Biomasa niske energetske vrednosti sa visokim sadrajem vlage se vrlo retko

upotrebljava, najee kod postrojenja koja se nalaze oko oblasti na kojima ovakav tip biomase

predstavlja sporedan proizvod ili otpadak. Prilikom toga cena nisko energetske sirovine je minimalna ili

nikakva zato to su trokovi transporta jednaki nuli. Meutim iako veliki broj razliitih tipova biomase

predstavlja dodatni troak u poljoprivredi gde se klasifikuje kao otpad jo uvek ne postoji integrisano

trite koje e garantovati proizvoau struje konstantnu koliinu biomase u duem vremenskom

periodu. Zbog ovog problem drave irom sveta imaju plan subvencionisanja izgradnji malih elektrana

na biomasu kapaciteta do 50 MW. Dananje elektrane koje funkcioniu na pelet i ostale drvne

preraevine suoavaju se sa problemom porasta cene istih. Japan predstavlja jedno od najznaajnijih

trita drvnih otpadaka sa udelom u svetskom globalno tritu od ak 77% ili 19,4 miliona tona godinje.

14Podaci uzeti izhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-

Termoelektrana-na-biomasu
http://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasu





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Znaajni proizvoai peleta su pre svega drave Severne Amerike. Paljivom analizom trita utvren o

je da je 2008 godine izvezeno oko 1,8 Mt peleta iz SAD-a i 1,4 Mt peleta iz Kanade od 11,2 Mt globalne

svetske proizvodnje.

Iako ne postoje jasno definisana trita odreene drave pokuale su da ih oforme. Tako na primer uBrazilu cena otpadaka iz eerne trske iznose 7,7 USD/t do 26,5 USD/t. Jo jedan problem predstavlja

ne mogunost prognoziranja dostupne koliine biomase, u ovom sluaju eerne trske u duem

vremenskom periodu. Ovaj problem je direktno vezan sa zahtevom trita za glavni proizvod, u ovom

sluaju etanol ili eer. Samim tim ukoliko potranja za eerom u svetu naglo padne, pae i koliina

sekundarnog proizvoda odnosno otpadaka ili biomase. Zbog toga su investitori suoeni sa velikim

rizikom posebno ukoliko su spremni da investiraju veu koliinu novca u izgradnju elektrana veeg

kapaciteta. Nestabilno trita jasno kontrolie i volju investitora tako da je danas, a i u skorijoj

budunosti najmanje rizino uloiti novac u kombinovane procese sagorevanja biomase i fosilnih goriva.

Slika 11.Proizvodnja peleta godinje u tonama15

15

Podaci uzeti izhttp://pellets-wood.com/

Milionitonagodinje

Upotreba

Proizovodnja
http://pellets-wood.com/http://pellets-wood.com/http://pellets-wood.com/





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

5.Trenutni trokovi proizvodnje elektrine energijena biomasu

Biomasa kao sirovina moe initi oko 40%-50% od ukupne cene proizvodnje elektrine energije.

Najjeftinija biomasa je ona sa najniom energetskom gustinom t.j najveom koliinom pepela, vlage i

katrana. Upotreba ovakve biomase zavisi prvenstveno od transportnih trokova i trokova odravanja i

prilagoavanja postrojenja radu sa odreenim tipom biomase. Nekada je jeftinije ovu sirovinu

klasifikovati kao otpad i spaliti nego koristiti kao gorivo.

Saraj vlageDonja toplotna mod

(MJ/kg)Cena (USD/GJ) Cena (USD/t)

umski otpa 30%-40% 11,5 1,3-2,61 15-30

Drvni otpad 5%-15% 19,9 0,5-2,51 10-50

Poljoprivredni

otpad20%-35% 11,35-11,55 1,73-4,33 20-50

Energetski usevi 10%-30% 14,25-18,25 4,51-6,94 39-60

Deponijski gas 18,6-29,8 0,94-2,84 0,017-0,051

Tabela 4.Uporedne cene razliitih tipova biomaseu SAD-u16

Druga injenica koja utie na cenu biomase odnosi se na pripremu sirovine u cilju korienja u vidu

goriva. Investicioni trokovi, koji se odnose na preradu i manipulaciju biomase, iznose od 6% do 20%od ukupnih investicionih trokova elektrane, za sistemekoji dnevno koriste vie od 550 tona sirovine.

2011. godine u Evropi istraivanje je pokazalo da se cena drvne biomase kree u opsegu od 5,2

USD/GJ do 8,2 USD/GJ.

Na prostoru optina Kule i Vrbasa sprovedena ja studija trokova pripreme biomase radi njenog

korienja za proizvodnju toplotne energije. U zavisnosti od primenjene tehnologije preradei skupljanja

16S obzirom na to da trite biomase nije formirano ove cene su izvedene na onsnovu proseka. Preuzeto iz Irena,Biomass for

power generation, 2012





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

biomase vri se optimizacija. Ekonominost pripreme biljnih ostataka (biomase) za dobijanje energije je

u funkciji mnogobrojnih faktora od kojih se izdvajaju sledei:

cena maina koje uestvuju u procesu pripreme; potencijalnog godinjeg uinka istih, ha ili h;

ekonomskog veka korienja maina (amortizacija);

pouzdanosti u radu;

organizacije rada traktorskog sistema;

Za predloena tehnika reenja baliranja ( presa + odgovarajui traktor) sastavljena je analitika

kalkulacija, prema poznatim kategorijama trokova (fiksni + varijabilni).

Redni

brojVrsta trokova

Klasinapresa +

traktor od 50

KW

Rol presa +

traktor od

70 KW

Presa big pak +

traktor od 150

KW

I Varijabilni trokovi 12,35 15,29 27,05

1.1 Gorivo i mazivo 7,35 10,29 22,05

1.3 Tekude oravanje 5 5 5

II FIKSNI TROKOVI 13,28 18,89 52,69

2.1 Amortizacija 4,11 10,91 35,65

2.2 Preventivno i investiciono oravanje 4,55 2,68 9,34

2.3 Trokovi raa 4,26 4,26 4,26

2.4 Osiguranje i registracija 0,36 1,04 3,44

III (II+I) Trokovi baliranja EUR/h 25,63 34,18 79,74

IV Trokovi utovara EUR/h 4 16,68 36,015

V Trokovi transporta EUR/h 15,48 17,38 35,875

VI Trokovi slaganja EUR/h 4 16,68 36,015

VII Ukupni trokovi pripreme biomase EUR/h(III+IV+V+VI)

37,63 84,22 187,785

VIII

Jeinini trokovi pripreme EUR/bali 0,2351875 4,211 2,3473125

Jeinini trokovi pripreme EUR/h 37,63 42,11 32,473125

Jeinini trokovi prirpeme biomase EUR/kg 0,015052 0,016844 0,00938925

Jeinini trokovi pripreme biomase in,kg 1,52 1,70 0,94

Tabela 5.Varijabilni i fiksni trokovi pripreme biomase





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Najpre su izraunati ukupni trokovi pripreme biomase, koji se u ovom sluaju sastoje iz: trokova

baliranja, trokova utovara, trokova transporta i trokova slaganja.Jedinini trokovi pripreme biomase

raunati su po asu rada, hektaru, bali i masi odjedan kilogram. Najnii as rada je kod klasine prese i

odgovarajueg traktora 33,37 /h. Najnii trokovi pripreme izraeni u /ha dobijeni su kod big pak

prese, na ta jesvakako uticao uinak maine. Najnii ukupni trokovi pripreme biomase izraeni po

masi postignuti su kod big pak prese, potom kod klasine prese, a najvii kod rol prese.

Cena biomase u Brazilu zbog dostupnosti nisko energetskih sirovina se kree u opsegu od 0 do 27

USD/t, sa prosenom cenom od oko 11 USD/t. Samim tim nisko energetska sirovina u Brazilu

predstavlja vrlo konkurentan tip biomase posebno za postrojenja koja se nalaze odmah uz obradiva

zemljita kakvih je danas sve vie17.

Deponijski gas je takoevrlo isplatljiva investicija. Jedna od prvih elektrana na deponijski gas snage 3

MW otvorena je u Sjedinjenim dravama. Cena deponijskog gasa za ovu elektranu iznosi oko 0,9 do2,8 USD/GJ.

17Podaci uzeti iz Jani T.,PredstudijaRASPOLOIVOST I TROKOVI BIOMASE na podruju optina Kula Vrbas,Novi

Sad, 2012





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

5.1 Investicioni trokovi proizvodnje elektrine energije nabiomasu

Investicioni trokovi proizvodnje elektrine energije na biomasu zavise prvenstveno od primenjene

tehnologije. Pored toga tehnologija koja e da se koristi za proizvodnju elektrine energije u vezi je sa

tipom biomase koji je dostupan kao i nainom manipulacije i pripreme iste. Ovi trokovi takoe variraju

od zemlje do zemlje s obzirom na to da odreene drave ne oporezuju uvoz opreme ze porizvodnju

struje na ovaj nain

O'Konor, 2011Mot MekDonald,

2011

EPA, 2007 i EIA,

2010Obernberg, 2011

USD/KW

Stoker kotlovi 2600-3000 1980-2590 1390-1600 2080

Stoker kotlovi (struja i

toplota)2500-4000 3320-5080 3019

CFB 2600-3000 1440 1750-1960

CFB (struja i toplota) 4260-15500

BFB 2540 3860

Kombinovano sagorevanje 100-600

100% sagorevanje biomase 900-1500

Gasifikacija u nepokretnom

sloju (motori saunutranjim sagorevanjem) 4150 1730 4321-5074

Gasifikacija u nepokretnom

sloju (gasne turbine)3000-3500

Gasifikacija u

fluidizovanom sloju (gasne

turbine)

2470-4610

Digestori (motori sa

unutranjim sagorevanjem)1650-1850 2840-3665

Digestori (gasne turbine) 1850-2300

Deponijski gas (motori sa

unutranjim sagorevanjem1350-1500 1804

Tabela 6.Cene opreme za elektrane na biomasu u SAD18

Pored izbora tehnologije cene kapitalnih investicija zavise i od kapaciteta postojenja odnosno elektrane

na biomasu. Tako na primem u SAD-u investicioni troskovi za elektranu, sa sagorevanjem u

18Preuzeto iz Irena,Biomass for power generation, 2012





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

cirkulacionom fluidizovanom sloju pri kombinovanoj proizvodnji elektrine i toplotne energije i kapaciteta

0,5 MW, iznose oko 14000 USD / KW, dok za snage preko 8 MW iznose oko 4000 USD / KW. Drugi

tipovi tehnologija su manji izloeni cenovnom varijaciju u zavisnosti od snage, ali to ne znai da ih ne

treba koristiti.Pod investicionim trokovi podrazumevamo trokove projektovanja, trokove opreme za obradu

biomase, graevinske trokove, trokove opreme, tokove prikljuenja na mreu.

Slika 12.Udeo razliitih trokova u ukupnim investicionim trokovima u zavisnosti od primenjene

tehnologije

Sa slike se moe videti da najvei deo investicionih trokova se odnose na trokove opreme za

sagorevanje i trokovi za pripremubiomase. Oni zajedno ine oko 62 % - 77% od ukupnih investicionih

trokova. Trokovi projektovanja se kreu u granicama od 3 % - 7% dok udeo turbina ili motora iznosi

od 5% do 15%.

Turbina ilimotor

Kotao

Ostali

trokovi

opreme

Priprema

Poboljani

anaerobni

digestori(AD)

ADza

prehrambeni

otpad

ADzateno

ubrivo

ADzaenergetske

useve

Gasifikacijasa

motoroms

a

untranjim

sagorevanjem

Stokerkotlovi

(Drvo)

BFB/CFB

Stokerkotlovi

(drvne

preraevine)





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

5.2 Trokovi odravanja i rukovanja

Trokovi odravanja i rukovanaj postrojenja na biomasu se dele na dva osnovna tipa:

1. Fiksni trokovioni se prevashodno odnose na trokove koji se ne menjaju i koji su oekivani.

Pod njima podrazumevamo trokove radne snage, oekivane trokove odravanja opreme,

trokove zamena delova opreme koji se nakon odreenog vremenskog perioda menjaju.

2. Varijabilni trokovioni podrazumevaju najee neoekivane trokove koji se odnose na

kvarove, trokove zamena delova opreme usled neoekivanog kvara ili otkazivanja itd.

Udeo ovih trokova u ukupnim trokovima elektrane iznosi negde oko 1% - 6%. Naravno u zavisnosti od

primenjene tehnologije proizvodnje elektrine energije sagorevanjem biomase oni variraju.

TehnologijaFiksni trokovi oravanja irukovanja ( % od ukupnih)

Varijabilni trokovioravanja irukovanja ( USD/MWh )

Stoker/ BFB/ CFB kotlovi 3,24,2 / 36 3,84,7

Gasifikacija 36 3,7

Sagorevanje deponijskog gasa 11 -20

Anaerobna digestija 2,13,2 / 2,37 4,2

Tabela 7.Fiksni i varijabilni trokovi odravanja i rukovanja u zavisnosti od tehnologije

Da bi bio postignut bolji rezultat u pogledu smanjenja ovih trokova potrebno je uloiti veu koliinu

novca u opremu u pogledu kvaliteta. Bolja kontrola proces kao i redovno odravanje smanjie

varijabilne trokove na minimum.

Kod tehnologija koje su starije kao to su tehnologije sagorevanje biomase u Stoker kotlovi trokovi

odravanja su najee vii. Meutim iako oni predstavljaju udeo u ukupnim trokovima oni su samo

jedan od faktora koji pozitivno ili negativno utiu na odluku investitora koja se odnosi na izbor

tehnologije.





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

6. Nivelisani troak elektrine energijeiz biomase

Pod nivelisanim trokom elektrine energije podrazumeva se mera trokovne efikasnosti odnosnoisplativosti proizvodnje elektrine energije. Da bi proces proizvodnje elektrine energije bio isplativ t.j.

rentabilan, neophodno je da proizvodna cena elektrine energije bude manja od prodajne. U cilju

izraunavanja nivelisanih trokova potrebnoje raspolagati sledeim podacima:

Investicionim trokovima

Trokovima odravanja i rukovanja

Efiksanou postrojenja

Trokovima sirovina

Trenutnim i prognoziranim prodajnim cenama elektrne energije

Stepen olakica

Izraunavanje ovih trokova oslanja se na standardne metode sa odreenim izuzecima:

U investicione trokove ne ubrajaju se trokovi povezivanja sa mreom t.j, distribucionim

sistemom

U trokove odravanja ne raunaju se troko osiguranja

Olakice koje se odnose na proizovdnju elektrine energije variraju od drave do draave. Iako je

nivelisan troak elektrine energije prvenstveno vezan za stepen olakica ipak on ima mnogo vie

uticaja pri proizvodnji elektrine energije nekim drugim obnovljivim gorivom. Prepostavka je da srednji

stepen olakica izraen u procentima iznosi oko 10%. Prosean radni vek postrojenja je 20 do 25

godina sa manjim popravkama. Cena sirovine se kree od 10 USD / t pa sve do 160 USD / t sa

transportom. Usvaja se takoe da tokom godine elektrane na biomasu rade sa kapacitetom od 85%,

iako kapacitet rada zavisi od perioda godine kao i izabrane tehnologije. Formula koja se koristi za

izraunavanje nivelisanih trokova elektrine energije je:





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Gde su:

LCOEproseni nivelisani troak elektrine energije;

Itinvesticioni trokovi u godini t;Mttrokovi odravanja i rukovanjau godini t;

Fttrokovi potronje goriva u godini t;

Etproizvodnja struje u godini t;

rstepen olakice;

nradni vek sistema;

Slika 13.ema uticajnih faktora na nivelisani troak elektrine energije nastale od biomase

Ukoliko je biomasa dostupna, jeftina i ako su kapitalni trokovi subvenicionisani od strane drave ili

neke organizacije, samim tim proizvodnja elektrine energije na ovaj nain bie izuzetno konkurentna

ostalim konvencionalnim tehnologijama. Nivelisani trokovi se kreu u rasponu od 0,06 USD / KWh pa

Sporedni tokovi Trokovi opreme

CAPEX

Investicioni trokovi

Efikasnost

Trokovi sirovina

Kapacitet elektrane

(85%)

Stepen olakice(10%)

Trokovi transporta(3% - 5%)

Koliina pepela 1%

Radni vek (20

godina)

Trokoviodravanja i

remonta

Vreme konstrukcije 2 godine

Bez lokalnebiomase

Sagorevanje i

gasifikacija

Gubici 7 %





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

do 0,29 USD / Kwh. Naroita isplatljivost u korienu biomase kao goriva za proizvodnju elektrine

energije prisutna je sluajevima kada se biomasa dobija kao nusprodukt u odreenim industrijskim

objektima. Kada se koristi najjeftinija tehnologija proizvodnje elektrne energije na biomasu pomou

Stoker kotlova i kada je gorivo t.j sirovina jeftina nivelisana cena elektrine energije moe iznositi 0,062USD / KWh. Meutim u sluajevima nedostupnosti sirovine nivelisana cena moe biti ak i 0,29

USD/KWh. Primenom tehnologije gasifikacije nivelisana cena osciluje u spektru od 0,065 USD / KWh

do 0,24 USD / KWh. Kombinovana proizvodnja elektrine i toplotne energije predstavlja najracionalniji

nain iskorienja biomase s obzirom na to da nivelisan troak elektrine energije ne predstavlja jedini

faktor koji se odnosi na rentabilnost postrojenja. Kombinovano sagorevanje biomase sa fosilnim

gorivom danas je najkonkurentnije s obzirom na dostupnost fosilnih goriva i ne preteranu zavisnost od

biomase. Nivelisani troak proizvodnje struje ovakvom tehnologijom se kree u granicama od 0,044

USD / KWh do 0,13 USD / KWh.19

Tabela 8.Investicioni trokovi u zavisnosti od primenjene tehnologije, kapaciteta i vrste biomase


Tip opreme ( tehnologija ) i snaga Tip goriva i cena ( USD/t )Investicioni trokovi

( USD / KW)

1. Stoker kotlovi 50 MW Ostaci pri seenju uma otpaci, 25 USD/t 4264

2. Stoker kotlovi 40 MW Otpaci u prerai ederne trske, 11 USD/t 3280

3. CFB kotlovi 20 MW Peleti, 110 USD/t 3118

4. BFB kotlovi 20 MW Energetski usevi, 50 USD/t 4400

5. Stoker kotlovi 20 MW Poljoprivredni ostaci, 50 USD/t 2296

6. Gasifikacija ( gasna turbina ) 50 MWDrvni otpaci u lokalnim industrijama, 80

USD/t5255

7.Gasifikacija (motor sa unutranjim

sagorevanjem) 4 MWDrvni otpaci, 50 USD/t 2470

8.Deponijski gas ( motor sa unutranjim

sagorevanjem ) 5MWBiogas, 0,03 USD/t 2460

9.Digestor ( motor sa unutranjim

sagorevanjem) 1 MWBiogas, 0 USD/t 5053

10.Digestor ( motor sa unutranjim

sagorevanjem) 1 MWEnergetski usevi, 40 USD/t 6603

11.Stoker kotlovi ( kombinovana proizvodnja

elektrine i toplotne energije ) 5 MWEnergetski usevi, 40 USD/t 4920

12.Stoker kotlovi ( kombinovana proizvodnja

elektrine i toplotne energije ) 25 MW Lokalni poljoprivredni otpad, 40 USD/t 5904

13.Gasifikacija ( kombinovana proizvodnja

elektrine i toplotne energije ) 600 KWDrvni otpaci u lokalnim industrijama, 70

USD/t7560

14.Kombinovano sagorevanje fosilnog goriva i

biomase ( sa odvojenim tokovima )

Drvni otpaci u lokalnim industrijama, 60

USD/t984

15.Kombinovano sagorevanje fosilnog goriva i

biomase ( u meavini )Peleti, 110 USD/t 820





List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

7. Zakljuak

Isplativost korienja biomase kao goriva za proizvodnju elektrine energije u sadanjosti je vrlodiskutabilna. Brojni nedostaci vezani za sirovine, tehnologije, nestabilnosti trita dovode u ogroman

sistematiski rizik investitore. U budunosti se prognozira porast proizvodnje elektrine energije na ovaj

nain. Nove alternativne tehnologije koje se jo uvek nalaze u procesu istraivanja i razvoja pokazuju

mogunost smanjenja nivelisanih trokova struje na nivo koji e biti konkurentan fosilnim izvorima

energije. Takoe istraivanja se obavljaju i u oblastima koje se odnose na preradu biomasu radi

smanjenja pepela, katrana, vlage i podizanja toplotne moi iste. Analize Evropskog trita pokazuju da

e do 2020 godine cene biomase u proseku pasti za 2% do 5%. Kao rezultat poboljanja logistike i

uvoenja novih metoda etve oekuje se da se cena energetskih useva spusti za 5% - 10%. Investicionitrokovi tehnologija gasifikacije korienjem drvnog otpada e pasti za 22% do 2020 godine 20. S

obzirom na nagli rast populacije zahtevi za hranom i energijom su sve vei pa se danas ispred

investitora postavlja jo jedan problem koji se odnosi na reputacioni rizik. Reputacioni rizik

podrazumeva uslovno reeno izbor hrane ili energije korienjem poljoprivredne biomase u cilju

proizvodnje elektrine i toplotne energije, to predstavlja veliku konicu u daljem razvoju. Meutim

postoji mnotvo aspekata sa privrednog i ekolokog stanovita koji pokazuju opravdanost primene i

korienja biomase kao energenta. To su:

biogoriva sadre neznatne koliine sumpora pa u produktima nema sumpor dioksida (to je

neizbean produkt sagorevanja fosilnih goriva)

prilikom sagorevanja biomase dobia se tzv. isti pepeo

nema emisije ugljovodonika, kao nepotpunih produkata sagorevanja

u potpunosti je biomasa obnovljiv izvor energije

biomasa ve postoji na planeti Zemlji i nije je potrebno stvarati , ve je treba samo planski

iskoristiti, i pomoi joj u regeneraciji.

Iz ovih razloga biomasa, pored drugih obnovljivih izvora energije (vetra, vode i solarne energije), dobija

na znaaju kao resurs budunosti.






List br.

Broj indeksa

412/10

Prezime i ime

Andrija Petrovi

2012/2013

. .

12.09.2013

Literatura

1. Irena,Biomass for power generation, 2012

2. Jani T., Predstudija RASPOLOIVOST I TROKOVIBIOMASE na podruju optina Kula Vrbas, Novi Sad, 2012

3. ***http://www.microma.co.rs/Biomasa.html ( 25.08.2013 )

4. ***http://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-

izvori-energije/biomasa-i-biogas ( 28.08.2013 )

5. ***http://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-

za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-

biomasu ( 28.08.2013 )

6. ***http://pellets-wood.com/ ( 29.08.2013 )
http://www.microma.co.rs/Biomasa.htmlhttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogashttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogashttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://pellets-wood.com/http://pellets-wood.com/http://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.ekapija.com/website/sr/page/403448/Nominacija-za-nagradu-AUREA-2011-Energoobnova-Termoelektrana-na-biomasuhttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogashttp://www.stedimo-energiju.com/usteda-energije/obnovljivi-izvori-energije/biomasa-i-biogashttp://www.microma.co.rs/Biomasa.html

Documents

Analiza troškova korišćenja biomase za proizvodnju električne energije