Razvitak održivog tržišta toplinske energije iz bioplinskih postrojenja u Europi Projekt IEE/11/025 Provjera izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskog postrojenja Lipik (u fazi razmatranja) Veljača, 2014. BiogasHeat Provjera izvedivosti Autori: Energetski Institut Hrvoje Požar, Hrvatska Igor Novko, Željko Plantić i Željka Fištrek Kontakt: Savska cesta 163 10001 Zagreb +385 1 6326 139 zfistrek@eihp.hr www.eihp.hr Izvještaj No. WP 3: D 3.5 Projekt BiogasHeat (Razvitak održivog tržišta toplinske energije iz bioplinskih postrojenja u Europi) podržan je od strane Europske komisije kroz program Inteligentna energija za Europu. Za sadržaj ovog dokumenta odgovorni su jedino autori. Sadržaj nužno ne odražava mišljenje Europske unije. EACI i Europska komisija nisu odgovorni za eventualnu upotrebu informacija sadržanih u materijalu. BiogasHeat web stranica: www.biogasheat.org 2 Sadržaj 1 Uvod ________________________________________________________ 4 2 Bioplinsko postrojenje Lipik - trenutačno stanje ____________________ 4 Lokacija ____________________________________________________________ 5 Tehnički podaci planiranog postrojenja __________________________________ 6 Ekonomski podaci ___________________________________________________ 7 3 Stvarno iskorištenje toplinske energije iz postrojenja na bioplin _______ 8 4 Opis i kratka analiza mogućnosti korištenja toplinske energije ________ 8 OPCIJA1: Sušara digestata ____________________________________________ 8 OPCIJA2: ORC sustav _______________________________________________ 10 5 Zaključak ____________________________________________________ 12 BiogasHeat Provjera izvedivosti 1 Uvod Projekt BiogasHeat bavi se pitanjem učinkovitog korištenja toplinske energije iz postrojenja na bioplin na europskoj, nacionalnoj i projektnoj razini. U sklopu projekta razvija se i primjenjuje niz mjera vezanih za različite politike primjene toplinske energije, najbolju praksu, terenska ispitivanja i provedbu projekta. Posebni ciljevi projekta BiogasHeat su: (1) poduprijeti ekonomski opravdano i održivo korištenje toplinske energije iz postojećih i budućih postrojenja na bioplin koja za sada ostaje neiskorištena, (2) povećati sposobnost prevladavanja glavnih prepreka u nekoliko ciljanih zemalja (Austrija, Češka, Danska, Hrvatska, Italija, Latvija, Njemačka, Poljska i Rumunjska) putem posebnih mjera, uključujući analizu tehničkih mogućnosti, studije izvedivosti, poduzetnički strateški razvoj poslovnih projekata i terenska ispitivanja i (3) povećati kapacitete kroz obuku, usavršavanje vještina i prijenos znanja. Provjere izvedivosti korištenja toplinske energije iz bioplinskih postrojenja jedna su od glavnih aktivnosti projekta, a njihov cilj je pružiti operatorima bioplinskih postrojenja, postojećih ili budućih, uvid u opcije iskorištenja toplinske energije koje su im na raspolaganju te analizirati primjenjivost odabranih opcija na konkretnom postrojenju. U širem pogledu, cilj provjera je prvi korak prema većoj energetskoj efikasnosti bioplinskih postrojenja. Ovaj izvještaj objedinjuje prikupljane informacije o bioplinskim postrojenjima i potencijalnim korisnicima toplinske energije te analizira izvedivosti mogućnosti korištenja toplinske energije iz bioplinskih postrojenja. Rezultat provjera nije poslovni model te je potrebno daljnje i dublje istraživanje mogućnosti. Osim toga provjere izvedivosti nisu sveobuhvatne i dubinske te na temelju njih nije moguće donositi definitivne zaključke i preporuke. Međutim, provjere izvedivosti pružaju širu sliku rizika i izazova za zainteresirane stranke. U okviru IEE projekta Bio-Methane Regions izrađena je studija isplativosti mogućeg bioplinskog postrojenja Lipik. Kroz projekt BiogasHeat razmatra se i iskorištenje otpadne toplinske energije, čime bi se projekt doveo na novu razinu, odnosno postrojenje bilo efikasnije i za okoliš prihvatljivije te sukladno tome i ekonomski isplativije. 2 Bioplinsko postrojenje Lipik - trenutačno stanje Uz farmu muznih krava na području mjesta Antunovec razmatra se izgradnja bioplinskog postrojenja. Supstrat koji će se koristiti za proizvodnju bioplina sakupljat će se iz vlastite farme i okolnih farmi. Na tim farma nalazi se oko 150 muznih krava i oko 200 bikova, prilikom čega se godišnje stvaraju velike količine biorazgradivih supstrata, potencijalnih za proizvodnju bioplina. Pošto se radi o relativno manjem postrojenju, pročišćavanje bioplina i njegovo daljnje korištenje bilo za zamjenu prirodnog zemnog plina u plinovodima ili za korištenje u druge svrhe, nije isplativo. Stoga se razmatra izgradnja kogeneracijskog sistema, gdje bi se kemijska energija (bioplin) pretvarala u električnu energiju, prilikom čega se neminovno oslobađa određena količina toplinske energije. Prema tarifnom sustavu bioplinska postrojenja spadaju u skupinu povlaštenih proizvođača električne energije. Dakle, električna energija se otkupljuje po povlaštenoj cijeni, dok se toplinska energija ispušta, budući da nije zakonski reguliran njen otkup. Iz tog razloga je želja ovom provjerom izvedivosti pokazati i poticati na iskorištavanje otpadne toplinske energije, čime se povećava efikasnost samog postrojenja ali i smanjuje potrošnju energenata koji su manje prihvatljivi okolišu. Sama lokacija, ali i tehnički podaci razmatranog bioplinskog postrojenja slijedi u nastavku. 4 BiogasHeat Provjera izvedivosti Lokacija Izgradnja bioplinskog postrojenja Lipik razmatra se u mjestu Antunovac, koji se nalazi u Požeško-slavonskoj županiji, oko 17 km udaljeno od Lipika. Razmatrana lokacija izgradnje bioplinskog postrojenja nalazi se u sklopu već postojeće farme muznih krava u čijoj se blizini nalazi dovoljno slobodnog prostora za gradnju dodatnih objekata, gdje bi se mogla iskorištavati već spomenuta otpadna toplinska energija bioplinskog postrojenja. Na slici 1 prikazan je geografski položaj mjesta Antunovac, dok je na slici 2 prikazana lokacija farme muznih krava u sklopu kojeg se planira izgradnja bioplinskog postrojenja. Slika 1: Geografski položaj mjesta Antunovac Slika 2: Geografski položaj farme krava i razmatranog bioplinskog postrojenja 5 BiogasHeat Provjera izvedivosti Tehnički podaci planiranog postrojenja U tablici 1 navedene su tehničke specifikacije planiranog bioplinskog postrojenja Lipik, dobivene provedbom provjere isplativosti bioplinskog postrojenja, koja je provedena u sklopu projekta Bio-Methane Regions, te od budućeg Investitora. Podaci predstavljaju godišnji prosjek prilikom čega je uzeto u obzir i određeno vrijeme u slučaju kvarova te trajanje eventualnog potrebnog godišnjeg remonta postrojenja ili zastoja iz bilo kojeg razloga, te je procijenjeno na 1.609 sati godišnje. Tablica 1: Tehnički podaci planiranog bioplinskog postrojenja Lipik Ukupna električna snaga postrojenja (kW e) 700 Planirana proizvodnja električne energije (kW eh/god): Ukupna toplinska snaga postrojenja (kW t, nominalno): Planirana proizvodnja toplinske energije (kW th/god): 5.005.746 829 5.927.857 Učinkovitost proizvodnje električne energije (%, nominalno): 38 Učinkovitost proizvodnje toplinske energije (%, nominalno): 45 Godišnji sati rada pogona za proizvodnju električne energije (h): 7.151 Godišnji sati rada za proizvodnju toplinske energije (h): 7.151 Toplinska energija potrebna za zagrijavanje fermentora (kW th; %): Predviđena godišnja proizvodnja bioplina (Nm³): 1.185.571; 20 2.468.022 Očekivana srednja ogrjevna vrijednost bioplina (kW th/Nm³): Godišnja vlastita potrošnja električne energije bioplinskog postrojenja (kW eh): Godišnja isporuka električne energije u javnu mrežu (kW eh): 4,5 250.287 4.755.459 Kao sirovine za proizvodnju bioplina planira se korištenje goveđe gnojnice s farme krava (6.387 t/god) i kukuruzna silaža (5.000 t/god) s vlastitog poljoprivrednog zemljišta (150 ha). Budući da navedeni supstrati sadrže prevelik postotak suhe tvari, za odvijanje mokre digestije neophodno je dodavati vodu kako bi se postotak suhe tvari sveo na zadovoljavajuću razinu, koja obično iznosi od 40-60 %. Količina vode potrebna za razrjeđivanje je u ovome slučaju procijenjena na 8.000 m3 godišnje. Dio potrebne vode bit će moguće dobiti iz digestata, a ostatak je potrebno osigurati iz drugih izvora, poput skupljanje kišnice ili iz nekog drugog javnog ili vlastitog izvora. Uzevši u obzir navedene supstrate, raspoloživo je 20.387 t potencijalnog materijala za proizvodnju bioplina. Digestat koji nastaje tijekom procesa proizvodnje bioplina može se koristiti kao organsko gnojivo za oranice, bilo u početnom obliku ili putem daljnje prerade. Također se nakon dodatne prerade može koristiti i kao gorivo u industriji. 6 BiogasHeat Provjera izvedivosti Ekonomski podaci Poticajna cijena električne energije koju Operator tržišta plaća za električnu energiju proizvedenu i isporučenu iz postrojenja koja koriste obnovljive izvore energije i kogeneracijska postrojenja određena je Tarifnim sustavom za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije. Tarifnim sustavom utvrđuju se visine fiksnih tarifnih stavki i promjenjivi dijelovi tarifnih stavki. Budući da je izgradnja bioplinskog postrojenja Lipik još u fazi razmatranja, te je prije puštanja u rad potrebno određeno vrijeme, otkupnu cijenu električne energije iz kogeneracijskog sustava nije moguće predvidjeti i u nastavku će biti navedena prema trenutnom tarifnom sustavu. U tablici 2 navedene su fiksne tarifne stavke za bioplinska postrojenja, ovisno o tarifnom sustavu i o veličini postrojenja. Ukoliko dođe do realizacije projekta, konačna cijena otkupa električne energije bit će definirana kod sklapanja ugovora s Hrvatskim operatorom tržišta energije (HROTE). Tablica 2: Visine fiksnih tarifnih stavki izražene u kn/kWh za isporučenu električnu energiju iz postrojenja na bioplin Tarifni sustav i instalirana snaga postrojenja kn/kWh Trajanje otkupa Tarifni sustav iz 2013. god (NN 133/2013) Elektrane na bioplin iz poljoprivrednih kultura te organskih ostataka, otpada biljnog i životinjskog podrijetla, biorazgradivog otpada, deponijski plin i plin iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda Elektrane na bioplin instalirane snage do uključivo 300 kW 1,34 Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 300 kW do uključivo 2 MW 1,26 Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 2 MW 1,18 Elektrane na bioplin instalirane snage veće od 5 MW RC 14 god. * prosječna proizvodna cijena električne energije Iskorištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja u Republici Hrvatskoj nije posebno poticano. Kako bi se ostvarila tarifa za proizvodnju električne energije, povlašteni proizvođač obvezan je postići minimalnu ukupnu godišnju učinkovitost postrojenja od 50% u pretvorbi primarne energije goriva Q [MJ] u isporučenu električnu energiju Ei [MWh] i proizvedenu korisnu toplinu Hk [MJ]. Ukupna godišnja energetska učinkovitost obnovljivog izvora energije, ηk,OIE, definirana je izrazom: ηk,OIE = ((3600 x Ei) + Hk)/Q. Korištenje proizvedene toplinske energije za pripremu primarnog energenta kod proizvodnih postrojenja na bioplin smatra se korisno iskorištenom toplinskom energijom. Ostvarenje uvjeta minimalne ukupne godišnje učinkovitosti određuje Hrvatska energetska regulatorna agencija (HERA), a za dokazivanje ukupne godišnje energetske učinkovitosti na proizvodnom postrojenju moraju biti osigurana mjerenja, odnosno na proizvodnom postrojenju mora biti ugrađena mjerna oprema sukladno Pravilniku o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije. 7 BiogasHeat Provjera izvedivosti 3 Stvarno iskorištenje toplinske energije iz postrojenja na bioplin Zbog nepostojanja zakonske regulative o iskorištavanju toplinske energije iz kogeneracijske jedinice se dobiven bioplin (kemijska energija) pretvara u električnu energiju koja se prodaje, dok se raspoloživa toplinska energija ne iskorištava. Prema podacima koji su vidljivi u tablici 1, godišnje bi bilo moguće iskoristiti oko 5.927.857 kW th toplinske energije. Oko 20 % proizvedene toplinske energije koristilo bi se za vlastite potrebe grijanja digestora. Naravno, navedena potrošnja toplinske energije za zagrijavanje digestora varira ovisno o klimatskim uvjetima, te je zimi veća, a ljeti manja. Nakon utroška toplinske energije za grijanje digestora postrojenja i dalje je na raspolaganju 4.742.286 kWth toplinske energije. Potencijalne ali i ostale izvedive mogućnosti iskorištavanja raspoložive otpadne toplinske energije bit će spomenute i razmotrene u sljedećem poglavlju. 4 Opis i kratka analiza mogućnosti korištenja toplinske energije Otpadna toplinska energija iz postrojenja za proizvodnju i korištenje bioplina može se iskoristiti na više načina. Neki od njih su detaljnije opisani u priručniku "Održivo korištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja", (Rutz et al. 2013). Dakle, toplinska energija može se koristiti za grijanje (grijanje prostorija u okviru postrojenja, objekata za držanje životinja, daljinsko grijanje, grijanje staklenika, grijanje u akvakulturi, transport toplinske energije u kontejnerima), za hlađenje (daljinsko hlađenje, klimatizacija u raznim sektorima industrije, javnim i privatnim zgradama), sušenje (digestat, kanalizacijski mulj, žitarice i poljoprivredni usjevi, drvna sječka, peleti, cjepanice), higijenizacija otpadne sirovine te za dodatnu proizvodnju električne energije (CRC, ORC, Kalina ciklus, Stirlingov motor). Od navedenih mogućnosti više njih ne zadovoljava uvjete pojedinih slučajeva te se time ne uzimaju u obzir kod odabira potencijalnih mogućnosti korištenja toplinske energije. U nastavku bit će predložene potencijalne opcije korištenja toplinske energije postrojenja Lipik, gdje su uzeti u obzir podaci o geografskom položaju i samoj veličini bioplinskog postrojenja, ali i raspoloživosti dodatnog prostora za izgradnju potencijalnih objekata. Opcije korištenja toplinske energije, čiju ćemo izvedivost razmatrati u okviru ove provjere, su sljedeće: OPCIJA 1: Sušara digestata OPCIJA 2: ORC sustav OPCIJA1: Sušara digestata Otpadna toplinska energija bioplinskog postrojenja može se koristiti i za sušenje različitih vrsta materijala, kao što je primjerice digestat, kanalizacijski mulj, drvna biomasa, poljoprivredni proizvodi i sl. Na sam proces sušenja utječe nekoliko parametara, primjerice temperatura, količina topline, sadržaj vlage, odnosno vode u zraku i u samome materijalu, vremensko trajanje procesa, brzina strujanja toplog zraka te vrsta i oblik sušenog materijala. Temperatura s kojom se suši određeni materijal ovisi prvenstveno o samome materijalu, ali i o njegovoj namjeni. Osim temperature, na sušenje određenog materijala utječe i sadržaj vlage u zraku. S porastom temperature povećava se sadržaj pare u zraku. S povećanjem sadržaja pare u zraku ograničava se raspoloživost sušenja materijala. Stoga je potrebno procijeniti mjeru sušenja. Pri tome često može pomoći Mollierov h-x dijagram pomoću kojeg se određuje maksimalna količina vode koju zrak može preuzeti iz sušenog materijala. Mollierov h-x dijagram može se pronaći u mnogim literaturama kao i u priručniku „Održivo korištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja“ (D. Rutz, et al.). Budući da se uz bioplinsko postrojenje nalazi dovoljno prostora za gradnju, u ovoj će se studiji kao prva opcija razmatrati provjera izvedivosti sušenja digestata s otpadnom toplinskom energijom iz bioplinskog postrojenja. Digestat ili fermentirani ostatak je ostatak iz bioplinskog postrojenja za anaerobnu digestiju pomoću koje se iz ulaznih sirovina dobiva 8 BiogasHeat Provjera izvedivosti bioplin. Ovisno od njegovog sastava najčešće se koristi kao gnojivo u raznim poljoprivrednim granama te kao gorivo u raznim sektorima industrije. Nakon procesa grubog odvajanja krutog od tekućeg, kruti digestat je potrebno sušiti na razinu koja je predviđena određenim zahtjevima. Kruti dio digestata je moguće sušiti pomoću solarnih sušilica, no radi veće isplativosti se za sušenje digestata može koristiti i otpadna toplina iz bioplinskog postrojenja. Najčešća tehnologija sušilica za sušenje digestata koristi se sušilica s transportnom trakom. Kod takve izvedbe se digestat kontinuirano i ravnomjerno transportira kroz punilicu ili usipni koš na perforiranu traku. Traka dalje nosi digestat kroz ćelije vrućeg zraka, gdje vrući zrak prolazi kroz ili preko mokrog digestata i na taj ga način suši. Temperatura potrebna za sušenje digestata kreće se između 55 °C i 95 °C, što je idealno za primjer korišten ja otpadne toplinske energije iz postrojenja, gdje je moguće postići temperaturu medija od 70°C do 90 °C. Ovim pristupom mogu će je iskoristiti otpadnu toplinsku energiju i istovremeno iskoristiti otpadni digestat u korisne svrhe kao gnojivo u sektorima hortikulture, vrtlarstva, te mnogim drugim poljoprivrednim granama, izravno ili u peletiranom obliku. Vidljivo iz tablice 1, višak toplinske energije kojeg je moguće dodatno iskoristiti iznosi 4.742,3 MW th/god, odnosno neiskorištene toplinske snage od 663 kW t. Uzmemo li u obzir da je ulazni postotak suhe tvari digestata 25 %, željeni izlazni postotak suhe tvari osušenog digestata 80 %, s količinom otpadne toplinske energije moguće je sušiti digestat u iznosu od 689 kg/h. Ako uzmemo u obzir od Investitora dobivene podatke o procijenjenim satima rada sušare od 7.151 h/god, moguće je godišnje posušiti 4.927 t digestata. Time je godišnje na raspolaganju 1.540 t posušenog digestata korisnog za daljnju preradu i prodaju. Kao kod svih opcija potrebno je investicijsko ulaganje. Usporedbom cijena već postojećih sušara digestata, procijenjeni kapitalni troškovi sušare za digestat navedenih parametara iznosili bi 2.500.000 kn, dok su godišnji operativni troškovi rada procijenjeni na 494.878 kn/god. U usporedbi s sušarom u kojoj se koristi kao gorivo za zagrijavanje prirodni zemni plin, moguće je uštedjeti 1.707.609 kn godišnje. Kod analize izračunata je količina prirodnog zemnog plina za postizanje jednake količine toplinske energije potrebne za sušenje navedene količine digestata, te ona iznosi 487.888 Sm3/god. Uzevši u obzir cijenu prirodnog plina od 3,5 kn/Sm3, te imajući u vidu kapitalne i operativne troškove, može se procijeniti povrat investicijskih ulaganja u roku od 1,7 god, što predstavlja vrlo kratak rok otplate potrebnih ulaganja i time predstavlja visoku isplativost opcije. U analizi je uzeta u obzir samo razlika energenta za sušenje. Cijena izlaznog produkta, odnosno posušenog digestata, varira ovisno od njegove kvalitete, ali i samog tržišta. Stoga prihodi od njegove prodaje nisu uračunati pa se samim time može pretpostaviti da će rok otplate potrebnih investicijskih ulaganja biti još kraći. Podaci kapitalnih i operativnih troškova, kao i ostalih potrebnih podataka za provedbu analize prikazani su u tablici 3. Tablica 3: Podaci kapitalnih i operativnih troškova te tehnički podaci sušare postrojenja Lipik Iskoristiva toplinska snaga kW t Procjena sati rada h Postotak suhe tvari - ulaz % 663 7.151 25 Postotak suhe tvari - izlaz % Kapacitet ulaznog materijala za sušenje kg/h 689 Kapacitet izlaznog osušenog materijala kg/h 215 Količina ulaznog materijala za sušenje t/god 4.927 Količina izlaznog osušenog materijala t/god 1.540 Potrošnja električne energije za vlastite potrebe MW eh/god 286 Potrošnja toplinske energije za sušenje MW th/god 4.742 Kapitalni troškovi HRK Operativni troškovi HRK/god Predviđeni povrat investicije god 9 80 2.500.000 494.878 1,7 BiogasHeat Provjera izvedivosti Prednost ovog tipa sušare je u mogućnosti iskorištavanja većinskog dijela otpadne toplinske energije postrojenja tijekom čitave godine. Doduše, u ljetnim mjesecima je potrebno nekoliko manje toplinske energije, dok je zimi potrebno više. U izračunu je uzeta prosječna srednja vrijednost kroz svih dvanaest mjeseci. OPCIJA2: ORC sustav Kao druga opcija ove provjere izvedivosti predlaže se ORC sustav. Otpadnu toplinsku energiju koja nastaje u bioplinskom postrojenju može se iskoristiti na više načina, čime se poveća korisnost postrojenja i samim time ekonomska isplativost čitavog procesa. Jedan od načina korištenja otpadne toplinske energije je i dodatna proizvodnja električne energije, odnosno pretvorba otpadne toplinske energije u električnu. Najčešći i najprimjenjiviji način dodatne proizvodnje električne energije iz bioplinskog postrojenja je upotreba organskog Rankineovog ciklusa (ORC). Kod ORC sustava kao medij potreban za pretvorbu toplinske energije u mehaničku, te kasnije u električnu, koristi se neki organski fluid. Na taj način omogućeno je učinkovitije iskorištavanje otpadne toplinske energije postrojenja, pri čemu se temperatura organskog fluida nalazi između 70 °C i 90 °C. Razlog uporabe organskih fluida je u nižem vrelištu od vrelišta vode (100 °C), što je pogodnije od klasičnog CRC sustava, gdje se kao medij koristi voda. Radni fluid se odabire ovisno o temperaturi koju je moguće doseći iz postrojenja. Kao najčešće korišten organski fluid u praksi navode se ugljikovodici, kojima je vrelište oko 80 °C. Princip rada, prikazan na slici 4, vrlo je jednostavan. Radni fluid pumpa se u kotao gdje isparava, ekspandira kroz turbinu i na kraju kondenzira. Slika 3: Prikaz Rankineovoga ciklusa (izvor: Priručnik „Održivo korištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja) U priručniku „Održivo korištenje toplinske energije iz bioplinskih postrojenja“ (D. Rutz, et al.), koji je nastao iz dobre prakse i iskustva, navodi se podatak da je u slučaju kogeneracijskog postrojenja snage 1 MW moguće pomoću ORC sustava postići oko 10% dodatne električne energije. Toplinska energija, koja nastaje uslijed ORC procesa može se dalje koristiti primjerice za grijanje, čime se dodatno povećava korisnost cijelog postrojenja, no radi manje količine najčešće se ne iskorištava. Prednost uporabe ORC sustava je u dodatnoj proizvodnji električne energije, koja je radi najmanjih gubitaka najprimjerenija za transportiranje. Također velika prednost ORC sustava je u mogućnosti iskorištavanja otpadne toplinske energije kroz čitavu godinu i ne samo sezonsko kao kod nekih opcija. Osnovni nedostatak je svakako cijena. Investicija ORC 10 BiogasHeat Provjera izvedivosti sistema u odnosu na dobivenu dodatnu električnu energiju je relativno visoka i isplativija za postrojenja većih snaga. U ovoj studiji provedena je potrebna analiza i provjera izvedivosti opcije ORC sustava kod korisnog iskorištavanja otpadne toplinske energije za planirano bioplinsko postrojenje Lipik. Vidljivo iz tablice 1 drugog poglavlja, višak toplinske energije kojeg je moguće dodatno iskoristiti iznosi 4.742 MWh/god, odnosno neiskorištene toplinske snage od 663 kW t. Budući da ORC jedinice nisu standardiziranih veličina, razmatrana je čitava količina otpadne toplinske energije, odnosno toplinske snage. Uz procijenjenu korisnost od 15 %, koja predstavlja omjer izlazne električne snage i ulazne toplinske snage, moguće je dobiti električnu snagu ORC postrojenja od 99,45 kWe. Uzevši u obzir godišnje radne sate od 7.151 h, uz pomoć ORC sustava moguće je dobiti 711 MW eh dodatne električne energije godišnje, iz čega proizlazi da je moguće s takvim bioplinskim postrojenjem proizvesti ukupno 5.717 MW eh električne energije. Na taj način povećana je korisnost razmatranog bioplinskog postrojenja za otprilike 14,2 %. Budući da bi se dodatna proizvedena električna energija iz razmatranog bioplinskog postrojenja naplaćivala po jednakom tarifnom modelu kao i osnovna proizvodnja iz bioplinskog postrojenja, dodatno proizvedena električna energija iznosi 896.070 kn godišnje. Uzmu li se u obzir kapitalni troškovi, procijenjeni na 2.237.625 kn, te operativni troškovi procijenjeni na 250.392 kn/god, povrat investicija potrebnih za izgradnju i održavanje ORC sustava procijenjen je na 2,6 godine. Budući da je današnja tehnologija ORC sustava prilično napredna i njezin se životni vijek procjenjuje na otprilike 20 godina, može se zaključiti da se bi investicija u ORC sustav svakako isplatila. Također dodatna proizvodnja električne energije ne bi utjecala na promjenu skupine tarifnog modela te je cijena po kWh proizvedene ukupne električne energije jednaka. Uz ekonomsku dobit, takav sustav korištenja otpadne toplinske energije bio bi i ekološki prihvatljiv. Podaci kapitalnih i operativnih troškova, kao i prihodi i tehnički podaci ORC sustava i njegove primijene u postojećem bioplinskom postrojenju prikazani su u tablici 4. Tablica 4: Kapitalni i operativni troškovi, prihodi i tehnički podaci ORC sustava bioplinskog postrojenja Lipik Iskoristiva toplinska snaga kW t Električna učinkovitost % 663 Prosječna dodatna električna snaga kW e 99,45 Procjena godišnjih sati rada h/god 7.151 Dodatna proizvodnja električne energije MW eh/god Procijenjena cijena ORC jedinice HRK/kW e Kapitalni troškovi HRK 15 711 22.500 2.237.625 Operativni troškovi HRK/god Tarifna cijena otkupa električne energije HRK/MW eh Godišnji prihod od električne energije HRK/god 896.070 Godišnji prihodi (manji za troškove održavanja) HRK/god 876.070 Procjena povrata investicije god 11 250.392 1.260 2,6 BiogasHeat Provjera izvedivosti 5 Zaključak U ovoj studiji izvedena je provjera izvedivosti iskorištavanja toplinske energije razmatranog kogeneracijskog sistema bioplinskog postrojenja Lipik. Lokacija razmatranog bioplinskog postrojenja nalazi se u mjestu Antunovac nedaleko Lipika, Požeško-slavonske županije. Prema trenutnoj zakonskoj regulativi otkupljuje se samo električna energija iz kogeneracijske jedinice, dok se toplinska energija ne prodaje. U dosadašnjoj praksi dio otpadne toplinske energije koristi se za vlastite potrebe u svrhu zagrijavanja fermentora, a ostatak se ispušta. Samim time je ukupna iskorištenost kogeneracijskog sustava manja od mogućeg. Stoga je želja ove studije bila izvesti provjeru izvedivosti iskorištavanja otpadne toplinske energije gdje bi se ponudile mogućnosti njezinog iskorištavanja, ali i isplativost pojedinih opcija. Tako su provjerene opcije iskorištavanja toplinske energije za sušenje digestata kojeg se zatim može lakše skladištiti ili plasirati na tržište te ORC sustav s kojim toplinsku energiju pretvaramo u dodatnu električnu energiju. Nakon provedenih analiza obiju opcija može se zaključiti da se u oba slučaja investicijsko ulaganje u iskorištavanje otpadne toplinske energije postrojenja isplati. Potrebno je također naglasiti da u ovoj studiji nije izvedena detaljna i dubinska analiza, te samim time ne predstavlja dio projektne dokumentacije za realizaciju projekta. Cilj i svrha ove provjere izvedivosti je prije svega poticanje operatera postojećih bioplinskih elektrana, ali i budućih potencijalnih investitora na iskorištavanje otpadne toplinske energije kogeneracijskih sistema bioplinskih postrojenja. Time se povećava efikasnost postrojenja, što vodi do dodatne ekonomske koristi, ali i smanjuje loš utjecaj na okoliš. 12