Elektrociepłownia na biomasę - ekologiczne usprawnienie miejskiej sieci ciepłowniczej

Krótki opis rozwiązania

W czerwcu 2012 roku rozpoczął się największy w XXI wieku projekt inwestycyjny w Lęborku¹. Opalana biomasą pozyskiwaną z odpadów lokalnego przemysłu drzewnego, elektrociepłownia ma za zadanie podniesienie jakości i ciągłości dostaw ciepłej wody oraz energii elektrycznej dla mieszkańców, przy jednoczesnym obniżeniu emisji szkodliwych pyłów, gazów i innych substancji odpowiedzialnych za tworzenie się smogu. Istotnym czynnikiem była także chęć zabezpieczenia się przed ubóstwem energetycznym i uwarunkowanymi politycznie wahaniami cen węgla.

Problem

• Emisja gazów cieplarnianych i pyłów przez starą ciepłownię, wykorzystującą węgiel²
• Produkcja odpadów przez przemysł drzewny i rolniczy (niewykorzystanie ich potencjału energetycznego)
• Rosnące ceny węgla³ oraz konieczność jego importu
• Stanowisko Unii Europejskiej w zakresie przechodzenia na energetykę odnawialną⁴
• Zagrożenie ubóstwem energetycznym w regionie

Szczegółowy opis rozwiązania

Miejskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Lęborku (MPEC Lębork) uruchomiło w czerwcu 2016 roku ekologiczną elektrociepłownię opalaną biomasą, pochodzącą z odpadów lokalnego przemysłu drzewiarskiego. Elektrociepłownia EC ORC korzysta z organicznego cyklu Rankine'a i pracuje w kogeneracji, dzięki czemu wytwarza energię ciepłowniczą i elektryczną. Projekt rozpoczęto w 2012 roku, zrealizowany został dzięki wsparciu Szwajcarii, w ramach Szwajcarsko-Polskiego Programu Współpracy (Swiss Contribution), która poniosła 85% kosztów inwestycji (9,89 mln CHF)⁵.

Głównym celem budowy EC ORC było zaopatrzenie mieszkańców miasta w ciepłą wodę użytkową, wygenerowaną w sposób ekologiczny i ekonomiczny. Dzięki powstaniu nowej elektrociepłowni, stara ciepłownia KR-1 mogła znacząco zmniejszyć spalanie węgla, ograniczając emisję dwutlenku siarki, tlenku węgla i pyłu, które negatywnie wpływały na zdrowie mieszkańców. Kolejnym bodźcem było zabezpieczenie się przed wahaniami cen węgla i przekierowanie środków, dotychczas wykorzystywanych na zakup węgla, na odmienne cele - m.in. na zakup biomasy od lokalnych dostawców, stymulując miejską gospodarkę. Poprzez projekt EC ORC władze Lęborka włączyły się do obecnej polityki dekarbonizacyjnej Unii Europejskiej, zapewniając przy tym niższe koszty dla mieszkańców - m.in. poprzez uniknięcie konieczności wykupu uprawnień do emisji CO2 (EUA)⁶.

EC ORC w Lęborku składa się z szeregu fragmentów: budynku samej elektrociepłowni, zadaszonej hali magazynującej biomasę o powierzchni 1000m2, instalacji rozładunku i składowania biomasy, placów składowych i rębaka do rozdrabniania biomasy⁷. Dzięki oszczędnościom projektowym udało się sfinalizować dodatkowe inwestycje, takie jak budowa zbiornika grawitacyjnego, budowa nowej drogi i wjazdu na teren elektrociepłowni, nowe samochody transportowe oraz podłączenie do sieci ciepłowniczej Powiatowego Centrum Edukacyjnego⁸.

Pełna moc produkcyjna EC ORC ma wynosić 5,68 MW mocy cieplnej i 1,4 MW mocy elektrycznej produkowanej w pełnym skojarzeniu. W okresie letnim jej zadaniem będzie pokrycie całości zapotrzebowania na ciepło, w wysokości ok. 4,5 MW, a także dostarczać ok. 1,25 MW mocy elektrycznej; natomiast w sezonie grzewczym ma pracować jako źródło zasilania⁹. Układ elektrociepłowni wykonanej w tej technologii oparty jest o palenisko opalane biomasą wraz z kotłem, w którym medium jest olej termiczny (300 / 250° C), przekazujący swoją energię blokowi ORC - turbozespołowi o zamkniętym obiegu, w którym pracuje olej silikonowy o specjalnych parametrach. System cechuje się 82% sprawnością w wytwarzaniu ciepła i prądu, spełniając definicję systemu wysokosprawnego w rozumieniu ustawy o kogeneracji¹⁰.

EC ORC jest samowystarczalna pod kątem zapotrzebowania na prąd z sieci, zaś nadwyżki energii elektrycznej sprzedaje do sieci dystrybucyjnej. Dzięki wprowadzeniu technologii spalania biomasy do lęborskiego miksu energetycznego (40% udziału w produkcji ciepła), liczba godzin pracy ciepłowni KR-1 i zużycie węgla spadły o ok. 18% w skali roku, obniżając koszty wytworzenia energii. Emisja z EC ORC wynosi ok. 450 kg CO2/MWh - dwukrotnie mniej niż w standardowej elektrowni węglowej, dając w 2016 roku łączne obniżenie emisji CO2 o blisko 25 tys. ton. W porównaniu do jednostek węglowych również emisja tlenku siarki została wielokrotnie zredukowana¹¹.

Dodatkowym atutem EC ORC jest ilość biomasy powstającej w przemyśle drzewnym, zakładach stolarskich i plantacjach roślin energetycznych wokół Lęborka, której potencjał energetyczny oszacowano na 530 000 GJ/rok; podczas gdy zapotrzebowanie elektrociepłowni wynosi około 200 000 GJ/rok¹². Dzięki temu lokalni przedsiębiorcy zyskali dodatkowego klienta, cechującego się stałym zapotrzebowaniem na ich usługi.

Oszczędności uzyskane dzięki budowie EC ORC władze MEPC Lębork szacują na 2,3 mln złotych¹³.