Strona główna » Bez kategorii » Wiejski system energetyczny, cz.2

Wiejski system energetyczny, cz.2

Archiwum

Ogrzewanie małej wsi — kontynuacja poprzedniego wpisu, dziś analiza sensowności projektu i jego kosztów.

Przypominam zalożenia: mamy 100 domów, o średnim zapotrzebowaniu na energię w wysokości 50 kwh/m2/ rok. Część (niewielka) to domy zbliżone do pasywnych, współczesne energoszczędne oraz poważnie zmodernizowane stare, część jest tylko częściowo zaizolowana, a część wcale.  To jest opis poziomu zużycia energii lepszego niż dzisiejsza wieś, ale rozsądnym programem modernizacji i budową w miarę przyzwoitych domów zupełnie realny.

Dla dalszego uproszczenia sytuacji przyjmijmy średni metraż domu na 100 m2. Wiem, że to raczej mniej niż realnie, ale różnica nie jest zbyt duża, a przynajmniej łatwo się liczy. Zresztą obecnie raczej buduje się mniejsze domy i za kilkanaście lat takie mogą już stanowić większość.

Niemniej, dla dalszych rozważań tak naprawdę to bez znaczenia. W poprzedniej części przedstawiłem propozycję zbudowania w takiej miejscowości sieci ciepłowniczej, która zasilana w lecie kolektorami słonecznymi rozwiązuje problem ciepłej wody poza okresem grzewczym oraz jest w stanie pokryć za pomocą kolektorów słonecznych około 15% rocznego zapotrzebowania na ciepło. Drugim etapem inwestycji byłby relatywnie duży międzysezonowy zbiornik ciepła, także zasilany kolektorami słonecznymi. Razem mogłoby to łącznie pokryć do 60% zapotrzebowania na ciepło. Reszta może pochodzić ze spalania.

Ale nie bezmyślnego spalania

Jeśli już spalamy paliwo, którego zawsze będzie za mało, należy wykorzystać je jak najlepiej, najlepszym zaś i niezbędnym w Polsce wykorzystaniem jest produkcja prądu. Na szczęście jedno z drugim nie koliduje. Tzn.koliduje, ale w niewielkim stopniu.

W wielkim uproszczeniu: jeśli założyć, że spalanie odbywa się tylko wtedy, gdy nie ma innej możliwości i zawsze w kogeneracji, to zużyjemy na skalę całej gospodarki wystarczająco mało paliw, aby to wszystko działało.

Jak?

Tak jak w poprzednim odcinku, mamy 100 domów, we względnie zwartej zabudowie, kolektory słoneczne na ich dachach podgrzewają wodę w obiegu, jest centralny akumulator ciepła i to razem sprawia, że przez cieplejsze kilka miesięcy nie potrzeba innej metody podgrzewania ciepłej wody i tej odrobiny grzania, którą by ktoś potrzebował.

Pozostałą część zapewni drobna plantacja kolektorów słonecznych i magazyn międzysezonowy. Ten będzie odpowiedzialny za 45% rocznego zużycia, czyli łacznie 60%.

Pozostałe 40% jest potrzebne głównie w zimie i wiosną i może pochodzić tylko ze spalania.

Jak to spalać?

Zasada jest prosta: spalić należy tyle, ile ciepła jest potrzebne, za to palimy wtedy, gdy potrzebny jest prąd. Do ciepła już mamy przecież ogromne magazyny.

Uwaga obliczenia:

Roczne zapotrzebowanie na ciepło:

100 domów x 100 m2 x 50 kwh = 500 000 kWh = 500 MWh

Z energii słonecznej mamy z tego założone 60% czyli 300 MWh, czyli ze spalania musimy uzyskać 200 MWh.

Wydajność kolektorów słonecznych można przyjąć na 300 kwh z metra kwadratowego rocznie, czyli 0,3 MWh. Dla dostarczenia 300 MWh potrzeba, w łatwym przybliżeniu 1000 m2. Część z nich, dość istotna powinna znajdować się zaraz przy zbiorniku, reszta może w obiegu sieci na dachach.

Pozostaje do wyprodukowania jeszcze około 200 MWh ciepła. Należy to skorelować z wytwarzaniem elektryczności, której wyjdzie w takim razie około 150 MWh przy wysokiej sprawności generatorze. Znów dla łatwego obliczania powiedzmy, że mamy zamiar mieć generator, który będzie pracował 1500 godzin rocznie. To jest niewiele, ale te godziny sami wybieramy — znaczy wybieramy te, kiedy prąd jest najdroższy. W tej wersji potrzeba generatora mocy około 100 kw, razem z silnikiem co najmniej 120 kw. Dla wersji pracy cały czas (co za różnica, ciepło i tak jest gdzie składować), potrzeba zaledwie 20 kw generatora, czyli ok 25 kw silnika. Można ten silnik zasilać dieslem albo benzyną, ale po co, skoro mówimy  o stacjonarnym. Gaz wyjdzie taniej i lepiej. Jeszcze lepiej własny biogaz. Licząc 3 kwh z m3 biogazu potrzeba tegoż 50 tys m3 rocznie. Nie jest to żadna straszna ilość, a wręcz przeciwnie, możliwa do wyprodukowania ze ścieków z tych 100 domów. Przy założeniu, że część z nich to jednak będą gospodarstwa rolne i jednak dorzuci się trochę innej biomasy, w zupełności powinno wystarczyć.

Najlepiej jest użyć suchej biomasy stałej, zgazować w zgazowywarce i tymże gazem generatorowym zasilić silnik spalinowy. Przy odpadach drzewnych możemy optymistycznie powiedzieć, że potrzeba 1 kg drewna na wyprodukowaną kwh (prądu). Czyli jedną tonę na MWh, czyli 150 ton rocznie.

Jeśli korzystamy ze zrębków z odpadów leśnych, gałęzi, taniej słomy, itp. to na samym prądzie się zarabia. Optymistycznie tyle, że spłaca resztę instalacji — choć to naciągane założenie.

Przy takiej regulowanej dowolnie pracy możemy liczyć na 200 zł/MWh oraz ewentualnie zielone certyfikaty, jeśli ten rynek jeszcze będzie istnieć. To oznacza łącznie, powiedzmy, 400 zł/MWh. Łączny roczny przychód ze sprzedaży prądu wyniesie 60 tys zł. To jest mało. Zakładając paliwo za 100 zł za tonę (przy zrębkach, tym bardziej odpadach całkiem hojna cena) to daje 15 tys zł na paliwo. Zostaje 45 tys, na rok to ledwo pokryje koszt jednego pracownika i podstawowe koszta. Można powiedzieć, ze przy 10-krotnie większej instalacji ilość pracy specjalnie nie wzrasta, za to rozporządzalny przychód jest w okolicach 300 tys złotych, co powinno wystarczyć na spłaty kredytów. Ale trzymajmy się tak małej. Sprzedaż prądu pokryje co najwyżej koszta utrzymania, użytkownicy za dostawy ciepła będą musieli zapłacić i te kwoty w całości musza pójść na spłaty kredytów.

Stąd czas policzyć ile to będzie kosztowało. Koszt sieci na dom przyjmijmy kwotę 25 tys zł, wydaje się w granicach rozsądku. To daje 2,5 mln zł. Koszt zbiornika ciepła, przechowywanie na 3-7 dni pracy, 200 tys zł. Kolektory słoneczne, razem z montażem, podłączeniem i przygotowaniem terenu 1000 zł/m2, razem 1000 tys zł. Międzysezonowy zbiornik ciepła w Danii wychodzi około 35 euro/m3, przyjmijmy tą samą cenę. Potrzeba około 5 tys m3. To jest około 700 tys zł. agregat prądotwórczy około 100 tys zł, zgazowywarka stosownej mocy 20 tys zł.

Razem 4 mln 520 tys. Znów trochę sztuczne założenie, ze jest na to kredyt, spłacany w wysokości 1% miesięcznie, powiedzmy przez 15 lat, ale to już ma mniejsze znaczenie. To daje 45,2 tys złotych miesięcznie. 452 złote na każdego użytkownika. Średnio oczywiście. To jest drogo. licząc 5000 kwh/dom (czyli przyjętą średnią) to daje 5424 zł rocznie. Cena za kwh ciepła wychodzi 1,08 zł. A to już jest dość absurdalna cena. Zarówno olej opałowy, prąd w pierwszej taryfie, jak też LPG wychodzą taniej. Choć z drugiej strony po spłaceniu będzie święty spokój, ryzyko wzrostu cen nie grozi — może nawet tak się opłaca? Kwestia decyzji.

Dla czystej opłacalności potrzebny jest dłuższy czas kredytowania albo dotacja. Łatwiej o to drugie. Przy dotacji w wysokości połowy kosztów, cena spada do 45 groszy za kwh, a to już konkurencyjnie z najdroższymi pozostałymi nośnikami energii. Przy dotacji rzędu 80% (teoretycznie możliwej) wszystko ma doskonały ekonomiczny sens, wyjdzie taniej dla każdego, a potem za darmo. Przy kosztach rzędu 900 zł rocznie przez te 5 lat a potem za darmo? — okazja jakich mało.

Drugą opcją pozostaje praca własna i druciarstwo

W ten sposób spokojnie bym widział ograniczenie kosztów do 20 % tego co wyżej. Ale większy problem by był z przekonaniem banku, że prowadzący tą inwestycję wie co robi. Dla drobnego przykładu — zamiast rur preizolowanych równie dobrze będą działać zwykłe rury wielowarstwowe zasypane w wykopie jakąś izolacją. Zamiast ładnego agregatu prosto z fabryki , równie dobrze będzie działać silnik benzynowy z najbliższego szrotu połączony z używanym silnikiem trójfazowym, itd, itp.

W tej wersji przyjmijmy łączne koszty na wspomniane 20% czyli 904 tys zł. Nadal sporo. I załóżmy, że kredyt będzie na połowę. Konkretnie tą drugą połowę, jak pierwsza już będzie stać i robić za zabezpieczenie. W tym scenariuszu potrzeba aby każdy uczestniczący dom wpłacił 4520 zł, co sfinansuje połowę inwestycji, na drugą połowę kredyt. Jako, że rozpocząć inwestycję trzeba za gotówkę, najpierw są wydatki, potem korzyści. Czyli trzeba to płacić równocześnie z kosztami jeszcze indywidualnego ogrzewania. Fail. Dla przeciętnego polskiego gospodarstwa domowego wpłata ekstra prawie 5 tys złotych będzie poza zasięgiem. A jeszcze ściągnąć to od każdego?  Nie ma szans. To musi potrwać 2 lub 3 lata. Oraz kredyt przez następne 3 lata.

koniec obliczeń

Potem wolność

A raczej możliwości dalszego inwestowania, w następne elementy energetycznej układanki. Mając już jakąś sieć, bardzo łatwo ją będzie rozbudować do rozwijania instalacji — jeśli produkuje się czasem prąd i to ten najbardziej backupowy, to dlaczego nie produkować go cały czas? Dołożenie do takiej instalacji w wiosce paneli fotowoltaicznych i wiatraka (jeden nowoczesny to byłoby za dużo, ale mniej się nie da…) daje kompletną instalację energetyki odnawialnej. Brakuje jeszcze gazu, ale w dobry sposób da się zrobić.

 W ten sposób mamy znakomitą bazę dla dalszego rozwoju naszej instalacji. I współdziałania w systemie. Wsparcia krajowej sieci energetycznej, także w dalszej części gazowej oraz produkcji paliw płynnych. Z tym, że od czegoś trzeba zacząć. Można od produkcji prądu, można od ciepła. IMO od ciepła najlepiej, najtaniej i efekty dla lokalnej wspólnoty są najbardziej widoczne. A później cała ta instalacja spokojnie się utrzyma i jeszcze na swoich członków będzie zarabiać.

P.S.

Wpis został zmieniony 29.11.2014 po wykryciu poważnego błedu w danych. Był na tyle żenujący, że nie będę się przyznawać. Ważniejszym jest, że teraz przynajmniej tego błedu nie ma.

Advertisements

7 komentarzy

  1. TT pisze:

    Maczeta – właśnie zauważyłeś główny problem wszelakiej energetyki, jakiekolwiek inwestycje zwracają się po 25 – 40 latach: energia jest zbyt tania. A co do dotacji – w tym przypadku nie byłby to prosty zwrot jakiejś części poniesionych nakładów, tylko dopłata do oprocentowania kredytu (oprocentowanie niższe 0 3-9% niż w kredycie komercyjnym).

  2. maczeta ockhama pisze:

    Inwestycje w energetyke zwracaja sie znacznie szybciej. W wielkiej energetyce gwarancje zyskow sa na poziomie kilkunastu procent. To mali musza czekac kilkanascie lat.
    A przy relatywnie niskim oprocentowaniu duzej roznicy w przeplywach pienieznych (a o tym mowimy) pomiedzy doplata do kapitalu a do odsetek to nie ma.

  3. TT pisze:

    Cena ogniwa fotowoltaicznego 1 euro za wat – 1 000 000 euro za MW – 4 200 000 zł za MW , dodatkowo w koszty elektrowni trzeba doliczyć konstrukcje mechaniczne, przewody, falowniki… – drugie tyle, ale pomińmy…
    W warunkach polskich elektrownia ta może pracować z pełną mocą jakieś 2000h – licząc na okrągło (uśredniając noce, zmianę pór roku, pogodę) w pozostałym czasie nie produkuje energii. Produkcja roczna 2000MWh.
    Cena MWh – 280 zł, certyfikat zielony – 280 zł (tak mniej więcej się chyba teraz cena kształtuje – nie mam czasu dokładnie sprawdzić).
    Przychód roczny: 2000MWh x 560 zł/MWh = 1 120 000 zł
    Panele fotowoltaiczne zwracają się 3,5 roku.

  4. Piotrek pisze:

    Produkcja jest 2 razy mniejsza na naszej szerokości geograficznej.

  5. Niestety tak dobrze nie jest. Pracywychodzi zdecydowanie bliżej 1000 h rocznie, prad za 280 średnio to pieśń przeszłości. W Niemczech średnia cena nie rpzekracza 40 euro, a pakują do Polski swoje nadwyżki, głównie w czasie dużej produkcji OZE….

  6. Adrian pisze:

    A nie można by połączyć silnika Stirlinga z kotłem na paliwo stałe zamiast zgazowarki – agregatu prądotwórczego? Nawet wydajność byłaby spora: 30-40%.

    Tak wygląda zespół 55KW silnika Stirlinga wraz generatorem. O dziwo nie jest to zbyt duża konstrukcja, w wadze również skoro montuje się podobne na koncentratorach słonecznych. Z czym, że nie wiem ile mógłby taki sprzęcik kosztować, a to chyba kluczowy czynnik. Ale myślę, że w Twoim założonym budżecie 100 tys (na agregat kogeneracji ok 70 KW?) można się zmieścić. No i jeszcze kocioł co. zacnej mocy za kilkanaście tys.

    Trochę więcej o mikro elektrociepłowniach:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Micro_combined_heat_and_power

  7. Cóż. Dobre jest to co spełnia swoją funkcję, robi to tanio i niezawodnie. A pod tym względem silnik benzynowy ze zgazowywarką jest bezkonkurencyjny z jednego powodu- w Polsce silników benzynowych są miliony i steki tysięcy ludzi, którzy potrafią lepiej lub gorzej ocenić ich prawidłowe działanie. A przy okazji maksymalną sprawność można wyciągnąć najpierw robiąc wewnętrzne spralanie, a potem spaliami dostarczać ciepło do silnika zewnętrznego spalania. A jest inna sprawa. Wyłaczając garażowe warsztaty i podejrzaną chińszczyznę ja znam dwie firmy, które potrafią zaprojektować i zrobić dobrą, nowoczesną maszyne parową. Za to nie znam żadnej ofrującej to samo z silnikiem stirlinga. Pewnie gdzieś są. A jedyną przewagą stirlinga na maszyną parową jest brak zużycia wody, co ma znaczenie na pustyniach.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: