Koszt produkcji prądu z gazogeneratora

[Ankot]

[edit by Lis: wydzieliłem z wątku 80 kWt z dwuetapowego gazogeneratora]

Czy ja dobrze zrozumiałem - na 1Nm3 uzyskanego gazu potrzeba 50gr biomasy (drewna ) ?
Chciałem w przyblizeniu obliczyc zuzycie biomasy przy zgazowaniu dla zasilenia silnika spalinowego o pojemnosci 2,8l .

Rachunki mi wychodza nastepujaco :
silnik 2,8 l 100kW - minutowe zapotrzebowanie mieszanki palnej przy obrotach 3130 obr/min
2,8l x 3130 obr / 2 = 4282 l/1min
- podzieliłem pojemnosc przez 2 - bo silnik 4 suwowy i realizuje pełny cykl pracy przy 2 obrotach wału.
4282l = 4,282m3 mieszanki - co daje 2,141m3 gazu ( bo mieszanka 'wg knigi" ma byc około 50/50% z powietrzem).

jak sie doczytałem na 1m3 gazu potrzeba ok 55g drewna co daje dobowe zapotrzebowanie prze silnik : 55 x 2.141 x 60 x 24 = 169567,2 = 169,5 kg drewna na dobę.........czyli ok 0,45 mp

dalej liczmy ile z tego silnika mozna uzyskac prądu :
moc nominalna : 100kW x 0,7 = 70kW ( literatura podaje,ze przy holzgazie moc silnika spada o 30% )
- do wykorzystania 70kW - 20% zapasu = 56kW
typowy silnik indukcyjny to 55kW
przy pełnej mocy odda nam 55x24= 1320 kWh/dobę .
Wg informacji CIRE - energetyka płaci 0,3zł/1 kwh co da dziennie :
1320 x 0,3 = 396 zł

czyli krótko 0,45mp drewna = 396 zł na dobę przy naszej pracy ( pozyskanie paliwa , obsługa urzadzenia itd) oraz dodatkowo około 100 kW mocy cieplnej do wykorzystania....... gdziekolwiek.
- curde jezeli to prawda i sie nie walnołem to jeszcze moge se wybudowac basen otwarty z podgrzewana wodą ( do kapieli w przerwach miedzyobsługowych ustrojstwa.....hehehe).

Weście i popatrzcie szanowni koledzy czy gdzieś się nie "ciurnołem".........w rachunkach.
Traktujcie te wyliczanki jako szacunkowe bez zagłebiania sie w szczegóły .......bo i tak nie znamy wielu istotnych zmiennych.
Pozdrawiam serdecznie;

[Ankot]

Dodam jeszcze ,ze przyjałem w obliczeniach tylko 20% zapasu pomiedzy mocą silnika gazowego a generatorem - z uwagi na to ze mamy doczynienia z maszyną asynchroniczną gdzie nie grozi wypadnięcie z synchronizmu i równiez nie zagrazają jej udary obciazeniowe które musi pokonać zwykły agregat pradotwórczy przy równoczesnym zachowaniu parametrów napieciowych i czestotliwości.

[Ankot]

Hm - ja tylko przytoczyłem opis procesu tego generatora dwuetapowego. Angielskiego dobrze nie znam ale opis wyraźnie podaje wsad : 55000mg /1Nm3 - podajac jednoczesnie ilosci masy stałej na poszczególnych etapach zgazowywania - sorki ale ja tak to zrozumiałem.

Jak wiadomo - 1mg = 0.001g stąd 55000 x 0,001 = 55 gram / 1Nm3........... a moze cos z tą jednostką "Nm3" cos nie jest tak - i nie jest to w przyblizeniu 1m3 ?
Trzeba by się przyjzec jeszcze metoda porównawczą - bede miał czas to zrobię.
A poza tym moze ten generator pracje w procesie tlenowym ? ( costam na tym rysunku za dużo rur) - wtedy wartośc opoałowa niepomiernie wzrasta - moze o to chodzi ?

[Lis]

Gazogenerator ten zasilany jest powietrzem.

A te 50 000 mg / Nm^3 (normalny metr sześcienny, czyli metr sześcienny w warunkach normalnych) to zawartość smoły (tar) w gazie w poszczególnych miejscach generatora.

[Ankot]

Hmmmm....no to wychodzi na to ,że temat nie jest rentowny i niestety trzeba go zamknąc - 4,5 mp drewna odpadpwego + jego obróbka bedzie droższa jak wartość wyprodukowanej energii . Moze to i sie bedzie opłacało w pełnej kogeneracji ale nie dla samej Ee......... Poza tym faktycznie prawdopodobnie popełniłem bład w załozeniach rachunków - świadczy o tym zużycie drewna w kotłach zgazowujących.....

[Coondelboory]

Nie sprawdzalem tego wszystkiego, ale mysle ze sa jeszcze jakies bledy w zalozeniach, bo:
- do sieci wyprowadzasz 55kW, tzn, ze:
- w silniku potrzebujesz jakies 65kW mocy mechanicznej, czyli:
- w postaci paliwa (gazu) musiales dostarczyc pi razy dzwi 216kW, czyli:
- 5184 kWh na dobe, tj 18662 MJ. Zgazowarka ma sprawnosc ok.0.8, wiec:
- w postaci drewna musi do niej wejsc 23328MJ, a poniewaz:
- drewno ma wartosc opalowa okolo 16MJ/kg, wiec spalisz:
- 1458kg drewna na dobe

To sporo mniej, niz prawie 5 kubikow, ktore tobie wyszly. Ale i tak to spore koszty.

C

[Ankot]

Hmm..... no wyglada że masz racje - natomiast zastanawiam sie nad sprawą wartosci opałowej gazu która jest silnie uzalezniona od temperatury procesu. Z biomasy mozna uzyskac gaz o róznej wartosci opałowej ( i składzie) w zalezności od warunków pirolizy i czasu jej trwania. Im wyzsza temp. tym większa zawartość H, CO - podobno mniej Co2 i N.
Tak więc sama analiza wartosci opałowych którą Przedstawiłeś moze być nie do konca prawdziwa .
Nie trafiłem na jakiś szczegółowy opis procesu pirolizy biomasy. Ze szczatków informacji wynika ,ze wazne jest by proces trwał minimum 2-3 godziny. Jest jeszcze zagadnienie pary wodnej powiazanej z wilgotnoscią paliwa . Odnoszę wrażenie ,ze istotnym staje sie zastosowanie dobrego rekuperatora do chłodzenia gazu a przede wszystkim grzania powietrza do jak najwyzszej mozliwej temperatury. Gorace powietrze powoduje dosuszenie paliwa a przez to dostarcza pary wodnej i poprawia ogólna sprawność energetyczną pirolizy.
Z tych moich przemyślen wynika ,że konstrukcja "czadnicy" tak naprawde nie jest prosta . Nie mozna tego zrobić ze śmieci. Konieczne staje sie wykonanie płomiennicy z wkładem żaroodpornym oraz dobrą izolacją cieplną , konieczny jest również rekuperator przystosowany do zapylonego medium .

Poza tym jest jeszcze zagadnienie procesów energetycznych przy przemianach chemicznych. Jak sie wydaje sama wartość opałowa biomasy nie przekłada sie bezpośrednio na wartość opałową produktów pirolizy - swiadczy o tym conajmniej to, ze w zaleznosci od warunków mozemy uzyskac gaz o innej WO. Przeciez sam "wsad" jako taki się nie zmienia . Poza tym niektórzy koledzy z branzy podnosza fakt ,ze spalanie gazu w silniku nie jest tym samym spalaniem "w powietrzu" i wydajnosc cieplna jest znacznie wyższa...........
Osobiscie nie jestem ciepłownikiem ani chemikiem - i byc moze się mylę ale prośba do Kol. Krzysztofa (dzieki któremu mozemy tutaj dyskutować): Moze Masz dostęp do jakis zasobów uczelnianych na temat przemian energo-chemicznych pirolizy jak i warunków granicznych procesu.
Odnosze wrazenie, że nie ma mozliwosci zasilenia holzgazem nowoczasnych silników (samochodowych) w sposób akceptowalny uzytkowo bez technicznego poprawienia znanych strych konstrukcji "czadnic" i próby automatyzacji sterowania procesem pirolizy.

[Lis]

Offtopic wydzieliłem do osobnego wątku: sprawność procesu zgazowania.

[Coondelboory]

Ankot dlaczego od razu się nie opłaca Trzeba troszkę pokombinować, rozejrzeć się po stolarniach i masz np. tone wiór za 10zł, tone zrębków wierzby za 100zł i problem z głowy
pozdrawiam
-----------------------------------------
Kombinowanie to nasz główny cel.

To znajdz te tony wiorow po 10 zl. Elektrownie podbily ceny biomasy do poziomow abstrakcyjnych jeszcze kilka lat temu. W rejonie, gdzie mieszkam chlopi zaczeli wycinac lasy nie na papierowke ale na zrebki, bo to sie zaczyna bardziej oplacac. A znalezc trociny w tartaku to graniczy z cudem. Trociny jeszcze trzy lata temu zalegaly haldami i tartaki oddawaly je za darmoche.

C.

[Coondelboory]

Trzeba poruszyć jeszcze kilka kwestii elektrycznej strony zagadnienia.
Jako prądnice prądu przemiennego stosuje się praktycznie WYŁĄCZNIE silniki trójfazowe SYNCHRONICZNE, więc nie istnieje coś takiego jak "typowy silnik indukcyjny", gdyż zdecydowana większość maszyn elektrycznych prądu przemiennego to silniki asynchroniczne. Taka mini elektrownia musi oddawać prąd do sieci zgodny w napięciu, fazie i częstotliwości 50 Hz. Tak więc zachodzi konieczność synchronizacji, a podczas oddawania prądu do sieci prądnica musi się obracać dokładnie z prędkością 3000 [obr/min]. Tak więc wpuszczenie pradu do sieci nie jest takie proste jak się wydaje - nie wystarczy byle jaki silnik prądu przemiennego. A koszt takiego układu - to sądzę że będzie liczba z pięcioma lub sześcioma zerami na końcu....
Jedynym sensownym zastosowaniem układu bez dokładnej synchronizacji mogło by być schronisko górskie do którego nie ma doprowadzonego prądu i wokół którego jest wiele drewna. Bo do zasilania żarówek, czajników, grzejników nie potrzeba prądu aż tak znormalizowanego.

Wpuszczenie pradu w siec jest proste jak budowa cepa, szczegolnie z pradnicy ASYNCHRONICZNEJ. Asynchronicznej czyli wirujacej z predkoscia inna niz predkosc sieci - konkretnie ciut wyzsza niz: 3000, 1500, 750 obr/min w zaleznosci od ilosci par biegunow.
W praktyce taka pradnice sie robi z silnika indukcyjnego, w czasie pracy silnikowej ta maszyna wiruje z predkoscia podsynchroniczna i pobiera moc czynna i bierna z sieci, a gdy sie ja napedzi do predkosci nadsynchronicznej to zaczyna moc czynna oddawac do sieci pobierajac nadal moc bierna. Jedyny problem moze powstac z ewentualna kompensacja mocy biernej, ale kondensatory nie kosztuja sum szesciocyfrowych, a jesli ktos chcialby sobie zaoszczedzic na kondensatorach, to moze sobie zafundowac mala maszyne synchroniczna na magnesach neodymowych. Utrzymanie jej w sieci nie kosztuje nic, wystarczy nakrecic ja do 3000 (ew. 1500) obr/min, zsynchronizowac, zamknac wylacznik a siec bedzie ja trzymala sama. Koszt ukladu do synchronizacji to koszt trzech zarowek i kilku metrow kabla.

C.

[Coondelboory]

No widze że muszę swoje 3 grosze dolożyć do całej dyskusji bo wiele tu nieścisłości a wręcz bredni.

Nie wiem, dlaczego uwazasz, ze do tych, ktore juz tu sa musisz dolozyc swoje.

Po pierwsze nie ma żadnego znaczenia jaką moc ma prądnica a jedynym obostrzeniem jest to że nie moc prądnicy nie może przekroczyć o więcej jak 150% mocy transformatora bo w niesprzyjających warunkach może nastąpić resynchronizacja układu. [...]

Mimo mojego magistersko inzynierskiego dyplomu i 12 lat pracy w energetyce nie bardzo rozumiem o co tu chodzi. Ze swojej strony moge odniesc sie tylko do polowki pierwszego zdania i zapewnic, ze ma znaczenie jaka moc ma pradnica, bo musi byc dopasowana do napedzajacego ja silnika.
Co do calej reszty, to zapewniam, ze wszystkie maszyny elektryczne sa odwracalne (synchroniczne z magnesami neodymowymi tez) wiec moga pracowac jako pradnice, zalaczenie maszyny indukcyjnej (asynchronicznej) do sieci nie konczy sie katastrofa (szczegolnie w zakresie mocy jakie nas tu interesuja) a wylaczniki doskonale znosza powstawanie luku miedzy stykami. Wystarczy dobrac je do mocy maszyny. Do pradu biernego nie bede sie odnosil, bo to jest elektryczny elementarz i niech kazdy doczyta sobie sam.

C.

[Coondelboory]

Jedno pytanie
Jak zachowa się prądnica synchroniczna na magnesach stałych przy zaniku napięcia sieci .

Tak samo jak pradnica obcowzbudna - wszystko zalezy od konfiguracji sieci. Jezeli moc odbiorow ktore zostana w zasilanej z niej wyspie bedzie duza (wieksza od mocy silnika napedzajacego nasz generator), to po prostu utknie. Jezeli moc wyspy bedzie w zakresie mocy generatora, to bedzie pracowac w miare normalnie, z wahaniami czestotliwosci zaleznymi od zmian mocy wyspy i regulacji predkosci naszego silnika oraz z wahaniami napiecia. Jezeli moc wyspy bedzie mala lub obciazenia nie bedzie (otwarcie wylacznika na wyprowadzeniu mocy), to generator pojdzie na zwyzke obrotow i bedziemy musieli go wylaczyc (w zasadzie powinny to zrobic zabezpieczenia, bo recznie raczej nie zdazymy).
Nie ma co sie obrazac kolego, wystarczy sie douczyc.

C.

[Coondelboory]

Zdawalo mi sie, ze watek dotyczy kosztu energii w kontekscie sprzedania jej do sieci. Mignelo mi tez cos, ze maszyny z magnesami nie nadaja sie do wspolpracy z siecia, a indukcyjne trzeba zalaczac przez tyrystory, bo inaczej konczy sie to bez mala blackoutem, a co najmniej spaleniem wylacznika. Z czym pozwolilem sobie sie nie zgodzic, i czemu dalem wyraz.
Cieszy mnie, ze kolega zaczyna gadac z sensem i ze problemy z maszyna z magnesami pojawiaja sie u kolegi juz tylko w systemie wydzielonym. Nie dyskutuje z tym, ze do pracy na taki system (i na kazdy inny) najlepszy bylby generator obcowzbudny z jakas prosta automatyka na ukladzie wzbudzenia do stabilizacji napiecia. Nie dyskutuje, ale powtarzam - w malej elektrowni da sie z powodzeniem uzyc maszyny indukcyjnej, synchronicznej z magnesami, synchronicznej reluktancyjnej, stalopradowej z falownikiem lub ukladem Leonarda itede itepe, z czego najtanszy wariant to z reguly skompensowana maszyna indukcyjna! Najtanszy i najmniej klopotliwy, bo wystarczy uruchomic nasz uklad, nakrecic do predkosci mniej wiecej synchronicznej, zamknac wylacznik, dac maszynie w gaz, dokladac paliwo i liczyc kase. Cala automatyka to uklad wylaczajacy maszynerie w wypadku wylaczenia (z) sieci i zabezpieczenia nadpradowe od przeciazen i zwarc oraz ewentualnie od asymetrii (zebysmy nie przeszli z energetyki do hutnictwa).
Na koniec - raczej odradzam proby przerabiania silnika indukcyjnego na synchroniczny. To sie kompletnie nie oplaca, bo do wymiany jest caly wirnik. Lepiej poszukac i kupic kompletna maszyne synchroniczna, mniejsza z tym, z magnesami czy z uzwojeniem (nie zapomniec o trzech zarowkach na synchronoskop!).

C.

[Ankot]

Panowie - spoko - mnie chodziło o "okazyjną odsprzedaż prądu" pozyskanego z "zielonego żródła" - na poziomie mnie wiecej równym MEW-kom........... - energii wytworzonej w kogeneracji przy okazji ogrzewania budynku. Z tego co wiem ,w takich instalacjach były "od zawsze maszyny asynchroniczne" - najczesciej z wygrzebanego na smietniku silnika - pamietajacego jeszcze "Franca Josefa........" Nie mówimy tu o profesjonalnych elektrowniach przygotowanych na wypadek "W" z : rezerwowaniem potrzeb własnych, awaryjnym chłodzeniem wodorowym , dyspozycją / nastawnią i tym podobnym inwentarzem ( nie wspominajac o 3 zmianowej obsłudze i "chatką kopulatką" - znaczy się pomieszczeniem socjalnym ) . ...... :
lol:
W informacjach zdobytych pod chasłem "kogenerator" zawsze wystepuje : "MASZYNA ASYNCHRONICZNA" i to w zakresie mocy 20 - 400kW ( większych nie szukałem). "Ze szkół" pamietam że to najprostrze rozwiazanie dla małych elektrowni współpracujacych z siecią.
Obecne prawo energetyczne wręcz wymusza na zakładach energetyki zawodowej odkup energii pozyskanej "przy okazji" - i jeszcze " ze źródeł odnawialnych"........ :

[Ankot]

Być może właśnie w tej chwili , w Unii Europejskiej rozpoczeła sie era "energetyki rozproszonej (czarnej i zielonej) ".
Mało tego -"zielona energia" wcale nie musi byc drozsza od konwencjonalnej "czarnej" o ile zostanie sensownie pozyskana. Spalanie biomasy w Elektrowniach to głupota kwadratowa.