Strona główna » gaz » Rola gazu ziemnego w rewolucji energetycznej cz. 2

Rola gazu ziemnego w rewolucji energetycznej cz. 2

Archiwum

W pierwszej części dowodziłem, że w dużym i zróżnicowanym systemie energetycznym elektrownie gazowe nie stają się nagle potrzebne w miarę wzrostu ilości energii odnawialnej w sieci. Tak naprawdę nie stają się potrzebne w ogóle. Realnie ich przewaga nad paliwami stałymi jako uzupełnienie sieci opartej na OZE prawie nie istnieje. Mają znaczenie jedynie jako sposób pewnego zmniejszenia emisji CO2 z paliw kopalnych.

Tylko że używanie gazu jako sposobu zmniejszania emisji CO2 mnie nie obchodzi. Nie dlatego, ze nie ma znaczenia — wręcz przeciwnie ma, i to olbrzymie. Nie obchodzi mnie dlatego, że myślenie o jakichś tam ograniczeniach nie ma sensu. Jedynym sensownym i rozsądnym celem jest zaprzestanie używania paliw kopalnych, a dzisiejsze spalanie gazu, ropy czy węgla może być co najwyżej niezbędnym z powodów technicznych czy ekonomicznych środkiem przejściowym.

Trzeba przypomnieć sobie jedną rzecz- dostępność biomasy jest i pozostanie znacznie mniejsza niż paliw kopalnych. Paliwa kopalne w sieci energetycznej można i zastępuje się energią wiatru i słońca. Jednak mało gdzie ta zamiana może być całkowita, a wszędzie musi zająć sporo czasu. Dlatego energetyka cieplna ma swoje miejsce w sieci i w Polsce jeszcze bardzo długo będzie mieć, pomimo rozwoju energetyki wiatrowej i słonecznej. Nawet w scenariuszu radykalnej rewolucji energetycznej.

Tak samo będzie potrzebne dostarczanie ciepła do budynków. Zawsze będzie potrzebna ciepła woda i zawsze przyda się przynajmniej trochę ciepła do ogrzewania. Jak z wszystkim, najlepiej by było, aby i ta energia była darmowa. Ale w przeciwieństwie do większości innych rzeczy, akurat ona może być darmowa. Pamiętajmy, że elektrownie cieplne mogą przetworzyć na prąd jedynie pewną część energii. Przy cyklu parowym i paliwach stałych to jest mniej niż 50%, a częściej mniej niż 35%. Cała reszta to ciepło odpadowe. Przy paliwach gazowych możliwe jest przekroczenie 50%. Ale nadal to oznacza, że olbrzymia część energii ze spalania jest marnowana. A przecież możemy jej użyć do pożytecznych celów- czyli na przykład ogrzewania. To się nazywa kogeneracja i jako wynalazek ma juz długa brodę. Konkretnie to pierwsza w historii komercyjna elektrownia cieplna sprzedawała także ciepło dla ogrzewania swojego kwartału Manhattanu.
Nic nie stoi na przeszkodzie, aby to stosować i dziś. Ale pierwszym problemem są rury. Koszt infrastruktury dla dystrybucji ciepła jest zaporowy. Przynajmniej dla samodzielnych inwestycji mieszkańców, jak też praktycznie niemożliwy do sfinansowania na zasadach czysto rynkowych. Kiedy jednak ta sieć już jest gotowa, to cała reszta nie jest specjalnie kosztowna. Odzyskiwanie ciepłą odpadowego z układu chłodzenia, spalin, czy z kondensacji pary za turbiną to jest rzecz łatwa i prosta techniczne. A nawet prostsza i tańsza niż układy rozpraszania ciepłą do otoczenia. Tylko te nieszczęsne sieci. W tej sposób doszliśmy do następnego problemu- niewielkie sieci ciepłownicze są dobre, bo są mniejsze straty na przesyle, mogą pracować z niższymi temperaturami na wejściu, czyli odzyskać większą część ciepła z jego źródła. Albo, co jeszcze lepsze, korzystać ze źródeł ciepła o niższych temperaturach. Jak nawet układy chłodzenia serwerowni.
Pojawia się tylko jeden problem. Turbiny parowe, które całkiem dobrze sprawdzają się w kogeneracji i mogą być zasilane dowolnymi paliwami, w tym stałymi, zupełnie nie sprawdzają się przy małych mocach. Realnie nie buduje się turbin mniejszych niż 1 MW, bo dla sensownej sprawności ich prędkości obrotowe byłyby zbyt wysokie, a to by wymagało egzotycznych materiałów. Zupełnie bez sensu, więc się tego nie robi. A wielkości normalnych i wysokosprawnych turbin liczy się w setkach megawatów. To nadaje się wyłącznie do zasilania sieci ciepłowniczych w największych miastach. Jeśli chcemy produkować prąd i wykorzystywać ciepło odpadowe w mniejszych sieciach (a takie są wydajniejsze energetycznie) to jesteśmy w praktyce skazani na silniki tłokowe. Które, jak to każdy wie z samochodów, mogą być zasilane wyłącznie paliwami płynnymi lub gazowymi. Z paliw stałych też można na dowolnie mała skalę wytworzyć gaz możliwy do spalenia w silniku tłokowym. Ale to wymaga dla odmiany obsługi i nadzoru, podczas gdy sam silnik może działać całkowicie automatycznie.
W tym miejscy dla stacjonarnej generacji możemy bardzo szybko wykluczyć paliwa płynne- są one zbyt cenne, aby je marnować w stacjonarnej generacji, gdy obecnie są jeszcze niemożliwe do zastąpienia np. w samolotach.
Te rozważania doprowadzają nas do konkluzji- wykorzystanie ciepła odpadowego jest bardzo wydajne energetycznie i warunkach rewolucji energetycznej w północnej Europie po prostu niezbędne. Jedynym rozsądnym ekonomicznie i technicznie rozwiązaniem jest zastosowanie silników tłokowych zasilanych gazem. Jakimkolwiek palnym gazem, ale tu dochodzimy do kolejnego problemu. Odnawialnego gazu jest po pierwsze mało, a po drugie i ważniejsze- nie znajduje się on we właściwych miejscach. To oznacza, że trzeba dopasować do siebie dwa dość kosztowne elementy infrastruktury- sieć ciepłowniczą i biogazownie. To musi zająć sporo czasu, a może nawet jest niemożliwe bez okresu przejściowego. Taki okres przejściowy musi opierać się na innych paliwach. Można, rzecz jasna uruchomić najpierw biogazownię produkująca wyłącznie elektryczność, następnie rozpocząć sprzedaż także ciepła. Można także najpierw zbudować sieci ciepłowniczą, generatory zasilać paliwami płynnymi, a potem przejść na biogaz. Ale z tych wszystkich alternatyw tylko jedna ma prawdziwy sens- zasilać sieć ciepłowniczą ciepłem z generatorów zasilanych gazem ziemnym i stopniowo zwiększać udział biogazu. Najlepiej w całej sieci gazowej, ale można też w zasilaniu samego generatora.

To wszystko pokazuje nam prawdziwie potrzebne zastosowanie gazu ziemnego w rewolucji energetycznej- zasilanie małych jednostek kogeneracji. W polskich realiach mamy zupełnie fantastyczny kapitał sieci ciepłowniczych sięgających do połowy mieszkań w Polsce. To stawia Polskę w uprzywilejowanej sytuacji startowej, gdzie potrzeba jedynie montażu generatorów i dostarczenia jakiegoś odnawialnego gazu.
W Danii praktycznie cała infrastruktura została juz zbudowana i tworzy nowe standardy w tej branży. Po początkowym wzroście, co zupełnie oczywiste, zużycie gazu ziemnego spada. Domy ogrzewane są ciepłem sieciowym, a do sieci w coraz większym stopniu ciepło dostarczane jest z różnych źródeł- w tym energii słonecznej, odpadowej z procesów przemysłowych, czy zagospodarowania nadwyżek prądu z wiatru lub usług stabilizacji sieci.
To wszystko jednak wymaga generatorów, akumulatorów ciepła, sieci ciepłowniczych, klientów na to ciepło, integracji z rynkiem energii i tego typu drobiazgów, z których każdy może przewrócić dobrze zapowiadające się przedsięwzięcie. Dokładanie do tak długiej listy potencjalnych problemów jeszcze wytwarzania gazu na miejscu i jego magazynowania to już przepis na katastrofę.
Dlatego, nawet jeśli plan od początku przewiduje zastosowanie energii całkowicie odnawialnej, i tak przez pierwsze lata lepiej i rozsądniej jest używać gazu z sieci, którym zazwyczaj jest 100% gazu ziemnego. Choć w miarę rozwoju biogazowni tłoczących biometan do sieci gazowej oraz elektrolizerów dostarczających wodór w to samo miejsce, ten udział spada, gaz w sieci staje się coraz bardziej paliwem odnawialnym. Niestety, na razie w nielicznych krajach Zachodu.

Zauważmy, że kogeneracja od strony globalnego zużycia energii w gospodarce oznacza po prostu eliminację energii zużywanej do ogrzewania. Prąd i tak trzeba wytworzyć, odpadowe ciepło i tak powstaje. Odprowadzając je do sieci ciepłowniczej faktycznie zastępujemy paliwa, które byłyby zużyte na ogrzewanie danego lokalu. Ale ten opis jest prawdziwy tylko w odniesieniu do kogeneracji. Jeśli do sieci ciepłowniczej ciepło dostarczane jest przez ciepłownię, to zmienia się niewiele. Z drugiej strony bez akumulacji ciepła i łatwej regulacji mocy przez generator nie ma mowy o dobrym uzupełnianiu się z energetyką odnawialną.
Na te wszystkie problemy odpowiedzią są paliwa gazowe. I jako tymczasowe rozwiązanie gaz ziemny jest po prostu niezbędny.
To wszystko może nieco wyjaśni powód dla którego w Niemczech przewiduje się zwiększenie zużycia gazu ziemnego, pomimo stałej i szybkiej ekspansji OZE i potężnej nadprodukcji prądu. Tak, właśnie dlatego. Plany rozbudowy sieci ciepłowniczych istnieją i są skandalicznie opóźnione. Tylko ten wzrost będzie naprawdę czasowy, później importowany gaz będzie zastępowany krajowym w sieci.
Swoją drogą właśnie rozwój małej kogeneracji to jest jedna z nielicznych dziedzin przemysłu ciężkiego, gdzie Polska jest w stanie stać się światowym liderem. Dokładnie z powodu istnienia tych tysięcy sieci ciepłowniczych, które można i trzeba chronić i modyfikować. Gaz ziemny nie jest wcale jedyną metodą. Ale jest najłatwiejszą, co także oznacza najszybszą.

Advertisements

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: