Zhodnocení vývoje výroby elektrické energie z biomasy
Loading...
Date
Authors
Heller, Ondřej
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato práce se v rešeršní části věnuje objasnění pojmu biomasa, principům získávání energie z ní, tzn. přeměně termochemické a biochemické a následně pojednává o využití této energie pro výrobu tepla a elektřiny. Krátce seznamuje i se současným stavem využití biomasy pro energetické účely. Vysvětluje se zde pojem kogenerace, vymezují se její druhy a posuzují z hlediska vhodnosti pro urč. paliva, z hlediska ceny, efektivity apod. Kapitola o podmínkách využití biomasy je věnována problematickým stránkám dodávek biomasy na místo určení, jako jsou limitní vzdálenost dovozu, nároky na skladování a na kvalitu či například zápach kolem bioplynových stanic. Druhá část kapitoly obsahuje podmínky odběru energie, především tepelné, především kvůli nerovnoměrnosti tohoto odběru a také jsou zmíněny možnosti řešení, tzn. umístění jednotky u vhodného objektu nebo trigenerační provoz. Práce obsahuje i některé specifické vlastnosti biomasy důležité pro energetické využití, jsou to například nižší výhřevnost dřevoplynu či bioplynu nebo jejich nižší čistota. S tím souvisí též další oblast, která je zde řešena, totiž podmínky pro ekologický provoz jednotek. Jsou zde zmíněny různé druhy škodlivin a podmínky pro jejich odstranění, např. oxidy dusíku, oxid uhelnatý, dioxiny atd. V poslední kapitole rešeršní části jsou podmínky pro připojení jednotek do elektrizační soustavy, zejména se jedná o nutné ochrany při poruchových stavech, kvalitu elektřiny (účiník), dále pak o vliv výrobny na napěťové poměry v místě připojení a vliv na hladinu signálu hromadného dálkového ovládání. V praktické části se řeší návrh kogenerační jednotky pro malou dřevovýrobu se zámečnickou dílnou, s ohledem na energetickou náročnost provozu, cenu zařízení a spotřebu paliva. Vzhledem k potřebě malého výkonu je zdrojem energie spalovací motor o elektrickém výkonu 30 kW, poháněný dřevoplynem vyráběným ve zplyňovacím generátoru. V první části se práce věnuje výpočtu nákladů a návratnosti při přerušovaném provozu a využití zbytků z výroby. Návratnost je pak 62 let a náklady na výrobu elektřiny 1,73 Kč/kWh. Druhá část pojednává o výhodnosti stálého provozu s dokupováním dřevní štěpky, v tomto případě jsou výrobní náklady 2,19 Kč/kWh a návratnost 50 let.
The research part of this thesis explains the term biomass and the principles of obtaining energy from it, i.e. the processes of thermochemical and biochemical conversion, and consequently deals with using such energy for the production of heat and electricity. It briefly introduces the current situation in utilising the biomass for the purposes of power engineering. The term of cogeneration is explained, along with defining its types and assessing their suitability for specific fuels from the point of view of price, efficiency, etc. The chapter on conditions for using the biomass focuses on the problem points of supplying biomass to the place of delivery, such as limitations in transport distance, storage and quality requirements, or, for example, the smell around the biogas stations. The second part of the chapter lists the conditions for power take-off, especially thermal, namely due to the irregularity of such take-off. It also mentions possible solutions, which consist in placing the units along with suitable objects or the trigeneration method of operation. The thesis also mentions some specific properties of biomass significant to power generation, such as low heating value of wood-gas or biogas, or their lower cleanliness. This is connected to another subject, which is also discussed here, namely the conditions for environment-friendly operation of units. Various types of dangerous substances, such as nitrogen oxides, carbon monoxide, dioxins, etc. are mentioned along with the conditions for their removal. The last chapter of the research part introduces the conditions for connecting the units to the power system; particular interest is paid to the necessary protection during failure conditions, power quality (power factor), and further also the impact of the production facility on the voltage conditions in the point of connection and impact on the level of ripple control signal. The practical part deals with the project of a cogeneration unit for a small woodworking manufacture with a locksmith’s workshop, taking into account the operation’s energy demands, purchase price of the equipment and the fuel consumption. Due to the low energy output consumption, the source of energy is a combustion engine with electrical output of 30 kW, operated on wood-gas produced in a gasification generator. The first part includes the calculations of costs and returnability for non-continuous operation, using the waste from the manufacture. Returnability in such case is 62 years, the costs of power generation being CZK 1.73 per kWh. The second part deals with the advantage of continuous operation supplied by purchased wood-pulp; in this case the production costs are CZK 2.19 per kWh with 50 year returnability.
The research part of this thesis explains the term biomass and the principles of obtaining energy from it, i.e. the processes of thermochemical and biochemical conversion, and consequently deals with using such energy for the production of heat and electricity. It briefly introduces the current situation in utilising the biomass for the purposes of power engineering. The term of cogeneration is explained, along with defining its types and assessing their suitability for specific fuels from the point of view of price, efficiency, etc. The chapter on conditions for using the biomass focuses on the problem points of supplying biomass to the place of delivery, such as limitations in transport distance, storage and quality requirements, or, for example, the smell around the biogas stations. The second part of the chapter lists the conditions for power take-off, especially thermal, namely due to the irregularity of such take-off. It also mentions possible solutions, which consist in placing the units along with suitable objects or the trigeneration method of operation. The thesis also mentions some specific properties of biomass significant to power generation, such as low heating value of wood-gas or biogas, or their lower cleanliness. This is connected to another subject, which is also discussed here, namely the conditions for environment-friendly operation of units. Various types of dangerous substances, such as nitrogen oxides, carbon monoxide, dioxins, etc. are mentioned along with the conditions for their removal. The last chapter of the research part introduces the conditions for connecting the units to the power system; particular interest is paid to the necessary protection during failure conditions, power quality (power factor), and further also the impact of the production facility on the voltage conditions in the point of connection and impact on the level of ripple control signal. The practical part deals with the project of a cogeneration unit for a small woodworking manufacture with a locksmith’s workshop, taking into account the operation’s energy demands, purchase price of the equipment and the fuel consumption. Due to the low energy output consumption, the source of energy is a combustion engine with electrical output of 30 kW, operated on wood-gas produced in a gasification generator. The first part includes the calculations of costs and returnability for non-continuous operation, using the waste from the manufacture. Returnability in such case is 62 years, the costs of power generation being CZK 1.73 per kWh. The second part deals with the advantage of continuous operation supplied by purchased wood-pulp; in this case the production costs are CZK 2.19 per kWh with 50 year returnability.
Description
Keywords
Biomasa; obnovitelný zdroj; spalování; kogenerační jednotka; elektrická energie; tepelná energie; energetika; bioplyn; dřevoplyn; turbína; efektivita; návratnost; životní prostředí, zplyňovací zařízení, biomass; renewable resources; combustion; cogeneration unit; electrical energy; thermal energy; power engineering; biogas; wood-gas; turbine; efficiency; returnability; environment, gasification system
Citation
HELLER, O. Zhodnocení vývoje výroby elektrické energie z biomasy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2008.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika
Comittee
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Blažek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Jiří Raček, CSc. (člen)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Žaneta Eleschová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Krejčí, Ph.D. (člen)
Ing. František Vybíralík, CSc. (člen)
Ing. Jiří Holoubek (člen)
Date of acceptance
2008-06-16
Defence
Student při obhajobě práce působil jistým dojmem, otázky vedoucího práce i oponenta zodpověděl v rámci svých možností a znalostí, správně odpovídal na dotazy vedoucího práce a oponenta, a částečně tak osvětlil nejasnosti plynoucí z drobných nedostatků bakalářské práce.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení