UNIVERSI UNIVERSITA TATEA TEA „ŞTEFAN CEL MA MARE” RE” SUCEA SUCE AVA FACULT FACULTA ATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ŞI ŞTIINŢA Ş TIINŢA CALCULATOARELOR SISTEME MODERNE PENTRU CONDUCEREA PROCESELOR ENERGETICE - MASTERAT MASTERAT
-INSTALATII DE COGENERARE DE MEDIE SI MICA PUTERECENTRALA DE COGENERARE PE BAZA DE BIOMASA
COORDONATOR ŞTIINŢIFIC: Prof. Dr. Dr. Ing. PA PAVEL ATANASOAIE ATANASOAIE
STUDENT: Macovei Stela Doinita -SUCEAVA, iunie !!" -
1
Faptul ca tarile UE isi axeaza atentia asupra unor sisteme eficiente de furnizare a utilitatilor termice , constituie, un argument forte in favoarea modernizarii sistemelor de termoficare, numite mai recent sisteme de cogenerare. De la bun inceput trebuie precizat ca termoficarea nu este solutia unica de furnizare a caldurii, dar principiul cogenerarii demonstreaza clar eficienta sporita a utilizarii combustibililor fosili in procesul de furnizare a caldurii si energiei electrice. Mai mult decat atat, promovarea cogenerarii conduce la reducerea semnificativa a noxelor degajate in atmosfera prin arderea combustibililor fosili. CH sau Cogenerarea este un proces de transformare a energiei in care electricitatea si caldura folositoare sunt produse simultan, intr!un singur proces. Caldura de tip CH poate fi folosita fie pentru instalatia de termoficare, fie pentru procesele industriale. rocesul CH poate fi bazat pe folosirea turbinelor de aburi sau de gaz sau a motoarelor pe combustie. "ursa primara de energie poate fi constituita dintr!o gama larga de combustibili, incluzand combustibili de biomasa si fosili, precum si energie geotermala sau solara. Dupa energia solara ,biomasa a fost folosita in scopuri energetice inca de cand a fost descoperit focul, pentru ca primii oameni s!au incalzit arzand lemne si apoi au descoperit carbunele, petrolul si gazele naturale. rin ardere atat lemnul, denumit si combustibil bioregenarabil cat si carbunele , petrolul, gazele naturale denumiti si combustibili fosili, degaja in atmosfera bioxidul de carbon, unul din poluatorii responsabili pentru sc#imbarile climatice ale pamantului din ultima perioada. Diferenta consta in aceea ca biomasa transformata in combustibili fosili are nevoie de o perioada de timp foarte indelungata, milioane de ani, pentru a se regenera pe cand lemnul proaspat se poate regenera intr!o perioada foarte scurta de timp si de aceea acesti combustibili proveniti din biomasa proaspata capata si denumirea de combustibili bioregenerabili. 2
Deoarece in "uceava suprafa$a fondului forestier reprezint% &'( din cea a jude$ului, ocup)nd din acest punct de vedere primul loc pe $ar%, se poate spune ca judetul poate fi un bun rezervor de biomasa tanara. *cesta este si motivul care a facut posibila construirea la +adauti a celei mai mari centrale de cogenerare din tara. Este o centrala in cogenerare care se alimenteaza cu coaja de copac si alte parti neutilizabile in obtinerea de c#erestea, produse sub forma de peleti. ele$ii folositi sunt combustibili solizi, cu con$inut sc%zut de umiditate, ob$inu$i din rumegu, ac#ii de lemn sau c#iar scoar$% de arbori, prin presare mecanic%. *cetia reprezint% un combustibil solid nou ce r%spunde cerin$elor actuale de utilizare a energiei -curate i regenerabile. roducerea lor nu necesit% aditivi sau lian$i datorit% r%inilor exitente /n mod natural /n materia prim% de baz%.0n plus, acestia sunt considerati cea mai ieftina sursa de energie obtinuta din materiale regenerabile, cu 12( mai ieftini decat gazul. 3 parte din resturile de material lemnos ramanea in padure sau era deversat in rauri, in ambele cazuri producand grave efecte ecologice.
4oua
centrala are o te#nologie moderna, cu ardere la temperaturi foarte inalte, care nu lasa in urma decat o substanta inerta, eliminand pericolul acestor deseuri acidificante. Exploatarile forestiere, fabricile de c#erestea si in general fabricile de prelucrarea lemnului produc la randul lor o mare cantitate de deseuri lemnoase, care intra in categoria biomasei vegetale de generatia a 00 a. Exista si asa numita biomasa de generatia 0 constituita din diverse culturi agricole ca porumb, grau, sfecla de za#ar din care se poate obtine combustibilul lic#id cu denumirea de bioetanol sau culturile de rapita, floarea soarelui, ara#ide, palmier de ulei din care poate fi obtinut combustibilul lic#id cu denumirea de biodiesel .
3
Utilizarea biomasei de generatia 0 , ridica in prezent unele probleme de etica, datorita posibilitatii utilizarii suprafetelor planetei pentru obtinerea de combustibili, in detrimentul utilizarii pentru culturi alimentare, in conditiile in care o parte insemnata a populatiei planetei mai sufera de foame. 0n aceste conditii majoritatea statelor dezvoltate au initiat, in ultima perioada, ample programe pentru utilizarea in scopuri energetice a biomasei vegetale prospete din generatia a 00 a. rincipala diferen$% dintre energia ob$inut% din combustibilii clasici i respectiv biomas% este urm%toarea5 combustibilii fosili nu pot fi transforma$i /n energie utilizabil% dec)t dup% mii de ani, /n timp ce energia biomasei este regenerabil% put)nd fi folosit% an de an. 6iomasa proaspata poate fi prelucrata in diverse moduri 5 ! arderea ! produce energie termica. ! fermentarea ! produce biogaz. ! presarea sau peletizarea ! produce combustibil solid 7bric#ete sau peleti8 . ! distilarea ! produce combustibil lic#id 7 bioetanol, biodiesel8 .
rin fermentare, 1 tona de biomasa poate produce 9: ! 1&: mc de biogaz iar prin cogenerare poate produce 1;: <= de electricitate. Un : =8 timp de 1 ora si 2& minute. ! un bec 7 ?: =8 timp de @ ore si @: minute Aarile dezvoltate din Europa au trecut de cativa ani buni la programe intensive de exploatare a acestui rezervor nesecat de energie bioregenerabila curata si rezultatele sunt pe masura.
4
0n +omania avem un volum imens de biomasa proaspata de generatia a 00 a, neutilizata si care de multe ori o intalnim poluand malurile si albiile raurilor de munte asa incat nu va trece mult timp pana cand Comunitatea Europeana va aplica probabil sanctiuni severe pentru a ne opri de la inconstienta de care dam dovada in folosirea resurselor proprii de energie regenerabila.
Fondul forestier al +omaniei are o suprafata totala de ?,2 mil. #a. din care cca ?& ( in proprietate publica de stat si restul in proprietate privata. Cantitatea totala de lemn pe picior existenta pe aceasta suprafata este de 1'&: mil. mc. Cresterea naturala medie anuala a fondului forestier al +omaniei se cifreaza in jurul valorii de &,? mil. mc. la care se adauga impaduririle efecutate anual pe cca 1>::: #a din fondul forestier. Bolumul total anual de masa lemnoasa taiata in exploatarile forestiere este de cca 1: mil mc , cifra fluctuanta de la an la an si in general greu de controlat in ultima perioada, lasand loc la multe speculatii. Daca luam in considerare faptul ca din masa lemnoasa pe picior taiata, ajunge in produsul finit numai o cantitate de maxim &: ( avem dimensiunea volumului deseurilor lemnoase , deci a biomasei care numai din lemnul exploatat poate depasi & mil mc anual. Daca la aceasta cantitate mai adaugam si biomasa rezultata din operatiile de intretinere a padurilor si in general a fondului forestier precum si cea rezultata din prelucrarea secundara a lemnului, avem o imagine cat de cat completa a volumului de biomasa vegetala din +omania ce asteapta sa fie reconvertit in energie.
4oua centrala in cogenerare pe care a inaugurat!o Compania "c#=eig#ofer la +adauti va produce 19 M ! energie termica, folosita si pentru incalzirea si utilitatile partii administrative a fabricii de c#erestea de la 5
+adauti, dar mai ales in scop industrial, in procesul de prelucrare a lemnului pentru c#erestea. *burul va mai produce si & M energie electrica, ce va fi livrata in reteaua nationala. *ceeasi firma va inaugura la "ebes o alta centrala de cogenerare pe biomasa, cu o putere la jumatate fata de cea din +adauti si intentioneaza sa investeasca inca @& ! ': de milioane de euro intr!o alta centrala de acest tip tot in "ebes, ce va avea o capacitate de >,& M de energie electrica.
0ntelegand importanta pe care ar trebui s!o acorde promovarii de strategii pentru obtinerea energiei regenerabile, autorit%$ile din tara noastra inten$ioneaz% s% introduc%, din @::;, o nou% tax% care s% sprijine produc$ia de energie /n centralele de /nalt% eficien$%. Consumatorii de electricitate vor trebui, de anul viitor, s% pl%teasc% o tax% destinat% sprijinirii produc$iei de energie /n centralele de cogenerare, care realizeaz% simultan electricitate i c%ldur%, i cu un randament de peste >:(. M%sura va /ncuraja, potrivit autorit%$ilor, promovarea investi$iilor /n instala$ii noi, mai pu$in poluante, i economiile de combustibil.
6
Princi#iul $e functionare a centralei $e cogenerare #e %a&a $e %io'a(a $e la )a$auti
Descrere! "r#ces$%$: Producerea gazului are loc intr-un reactor care este umplut cu combustibil natural introdus prin partea de sus prin metoda surubului (insurubarii) lui Arhimede. enusa este eliminata la baza reactorului intr-un container. !a iesirea din reactor gazul are o temperature de 55" # si contine un anumit numar de poluanti (gudron$ particule). %nainte de a &i in'ectat intr-un motor standard pe gaz$ gazul este racit si trece prin dierse stadii de tratare racitor$ spalare cu apa$ si &iltrare.
*istemul de spalare cu apa &unctioneaza intr-un circuit inchis$ care include o mini-uzina de tratare a apei. Apa suplimentara$ rezultata in urma condensarii apei continute de gaz$ (umiditatea lemnului) este eacuata dupa tratare in reteaua de apa reziduala.
Le&e'(!: )* +eactor +* ,ransportator de lemn
,* ontainer pentru cenusa * *u&lator pentru circulatia gazului .* ircuit de incalzire a apei /* *chimbator de caldura 0* oloana pt. apa de spalare 1* iltru de nisip 2* /otor pe gaz care pune in &unctiune generatorul )3* atalizator ))* ircuit inchis de apa )+* +ezeror de coagulare ),* 0ecantor de apa
