kościerzyn 9 grudnia 2016 r - lodr-bratoszewice.pl · przetwarzanie i konserwowanie owoców i...
TRANSCRIPT
Problemy i wyzwania związane z zaopatrzeniem w energię w
towarowych gospodarstwach rolnych branży owocowo-warzywnej, w tym wykorzystujących przechowalnie i chłodnie
Andrzej Curkowski
[email protected] tel. 22 825 46 52
Szkolenie
„Efektywna redukcja kosztów energii i poprawa konkurencyjności gospodarstw rolnych dzięki wykorzystaniu energii z OZE”
Kościerzyn 9 grudnia 2016 r
Problem: Rosnące koszty zaopatrzenia w energię elektryczną
gospodarstw rolnych
72% wzrost wydatków na energię elektryczną w gospodarstwach rolnych w latach 2004-2009, w porównaniu z 34% średnim wzrostem we wszystkich gospodarstwach domowych (stały trend szybszego niż średnia wzrostu kosztów dla gosp. rolnych w ciągu 3-4 ostatnich lat)
Wzrost zużycia energii
elektrycznej per capita w
latach 2000-2007
Średnie roczne zużycie energii elektrycznej na osobę wynosiło w 2012 r
2750 kWh (w mieście 1700 kWh) i wzrosło o 49,6% w porównaniu z rokiem
2009 (w miastach nastąpił spadek);
W latach 2009-2012 średnie wydatki gospodarstwa wiejskiego na energie
elektryczną wzrosły o 16,7% (w mieście 9,9%);
Szybciej niż w mieście rosną tez wydatki na nośniki energii takie jak gaz ciekły i węgiel kamienny
www.ieo.pl
5,4 miliona odbiorców energii elektrycznej w sektorze rolniczym
Udział rolnictwa w krajowym zużyciu energii finalnej (5,8%)
jest ponad dwukrotnie wyższy od średniej w UE (2,2%).
Energochłonność rolnictwa w Polsce
2,2%
5,8%
0
1
2
3
4
5
6
7
Średnie zużycie energii %
UE Polska
www.ieo.pl 4
Udział kosztów
energii w produkcji
rolnej >12%,
najwięcej w UE
Źródło: Eurostat
Zużycie energii końcowej w rolnictwie i leśnictwie [1 000 toe]
Przyczyny zainteresowania rolników
energetyką opartą na OZE
www.ieo.pl 5
Udział kosztów energii do wartości produkcji gospodarstwach rolnych według profilu produkcji
Źródło: Z. Floriańczyk, Energia w kosztach gospodarstwa rolnego, FADN 2013
www.ieo.pl 6
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
Produkcja artykułówspożywczych
przetwarzanie ikonserwowanie owoców
i warzyw
przetwarzanie ikonserwowanie
ziemniaków
produkcja soków zowoców i warzyw
pozostałe przetwarzanie ikonserwowanie owoców
i warzyw
Udział kosztów energii w wartości sprzedanej w cenach bieżących [%]
źródło: GUS oprac. IEO
Udział energii w kosztach produkcji branży owocowo-warzywnej wg. danych GUS
www.ieo.pl
• 20% udział przemysłu spożywczego w produkcji sprzedanej przemysłu ogółem w Polsce
• Eksport produktów rolno-spożywczych stanowi ok 20 mld EUR
• ok 4% udział kosztów energii w koszcie produkcji przemysłowej w
branży spożywczej
• 20-40% udział kosztów energii w kosztach gospodarstwa rolnego w branży owocowo-warzywnej(*)
(*) obejmuje energię elektryczną, paliwo oraz opał w
zależności od typu i specyfiki gospodarstwa rolnego
2015 2004
Przychody przemysłu spożywczego przekraczają 250 mld zł
Potencjał wykorzystania OZE w sektorze rolno-spożywczym
Struktura zużycia energii w gospodarstwach rolnych
ok. 20 – 50%
• gospodarstwa socjalne
ok. 75 – 85 %
• gospodarstwa towarowe
Źródło: GUS i opracowanie własne IEO
W gospodarstwach rolnych zużycie energii na cele produkcyjne stanowi:
Zużycie energii na cele byt-gosp.
Czynniki wpływające na charakterystykę zużycia energii w gospodarstwach
Skala produkcji rolnej
Profil produkcji rolnej
Odbiorniki energii - urządzenia elektryczne i grzewcze
Stan budynków
Liczba i struktura domowników
Umowa z dostawcą energii (np. taryfa, moc umowna itp.)
Analizowane profile gospodarstw rolnych
hodowla bydła, połączona z uprawą zbóż
hodowla trzody chlewnej, połączona z uprawą zbóż
sadowniczy z uprawami polowymi
uprawy owocowo warzywne
produkcja ekologiczna mąki
produkcja roślinna i suszarnictwo
Gospodarstwa projektu OZERISE:
• o największym zużyciu energii (rachunki > 10 tys. zł/rok)
• zdolnościach inwestycyjnych (roczny dochód > 40 000 zł)
• 10 gospodarstw rolnych w woj. Mazowieckim i Warmińsko-Mazurskim
• 6 typów gospodarstw o różnej skali produkcji
• 4 – 5 typów mikroinstalacji OZE
Profile produkcyjne gospodarstw projektu OZERISE
70%
15%
15%
Producenci kapusty (z przewagą pekińskiej białej)
Producenci warzyw (ziemniaki, marchew, pietruszka , seler)
Sadownicy (jabłka)
Struktura profili produkcyjnych gospodarstw uczestniczących w szkoleniu
Gospodarstwa rolne OZERISE
www.ieo.pl
Typ gospodarstwa Charakterystyka gospodarstwa* Roczne zużycie energii i koszt
Posiadane lub planowane systemy OZE**
Sadownicze 40 ha 600 m2 4 os. 300 DJP 55 MWh, 31k zł KS, PV, KB
Owocowo-warzywne 42 ha 400 m2 7 os. - 20 MWh, 15k zł KS, PV, KB
Produkcja zbóż 200 ha 300 m2 6 os. - 29 MWh, 22k zł PV, KS
Produkcja pasz (i mleka) 350 ha 60 m2 5 os. 300 DJP 38 MWh, 28k zł KS, PV, KB
Mleczarskie intensywne 110 ha 110 m2 5 os. 210 DJP 39 MWh, 29k zł PV, KS, MEW
Mleczarskie ekst. małe 37 ha 250 m2 2 os. 25 DJP 16 MWh, 9k zł PV
Mleczarskie ekst. średnie 24 ha 450 m2 7 os. 75 DJP 28 MWh, 16k zł PV, KS, KB
Mieszane (z prod. mleka) 25 ha 100 m2 8 os. 75 DJP 21 MWh, 14k zł PV, KS
Ekologiczne (młyn zboż.) 30 ha 340 m2 3 os. - 28 MWh, 2k# zł PV, KB
Trzoda chlewna 69 ha 300 m2 4 os. 300 DJP 19 MWh, 12k zł PV, KS
* 1) Powierzchnia upraw, 2) Powierzchnia mieszkalna, 3) Liczba domowników, 4) Pogłowie zwierząt ** KS – Kolektory słoneczne, PV – Fotowoltaika, MEW – Małe el. wiatrowe, KB – kotły na biomasę # - w gospodarstwie funkcjonuje jeszcze mała elektrownia wodna
www.ieo.pl
Jednostkowe zużycie energii elektrycznej gospodarstw wg. profili produkcji
na hektar upraw
0
200
400
600
800
1 000
1 200[kWh/ha]
www.ieo.pl
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Produkcja pasz - 350ha, 295 DJP
Produkcja mleka – intensywne, 110 ha,
211 DJP
Mieszane produkcjaroślinno-zwierzęca,
25 ha, 74 DJP
Produkcja mleka – ekstensywne (małe),
37 ha, 26 DJP
Produkcja mleka – ekstensywne
(średnie), 55 ha, 75 DJP
Produkcja mięsnatrzoda chlewna, 83
ha, 81 DJP
[kWh/DJP]
Jednostkowe zużycie energii elektrycznej gospodarstw wg. profili produkcji
na pogłowie zwierząt
www.ieo.pl
-
200,00
400,00
600,00
800,00
1 000,00
1 200,00
1 400,00
1 600,00
1 800,00
2 000,00
2 200,00
2 400,00
2 600,00
2 800,00
3 000,00
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
kWh
/tyd
z
Mleczarskie intensywne Owocowo-warzywne
Sadownicze Trzoda chlewna
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
kWh
/h
Mleczarskie intensywne Owocowo-warzywne
Sadownicze Trzoda chlewna
Porównanie średniego zapotrzebowania na moc wybranych typów gospodarstw rolnych w układzie dobowym i rocznym
www.ieo.pl
Struktura zużycia energii - gospodarstwo sadownicze (27 ha jabłonie)
www.ieo.pl 16
Dobowo-sezonowy profil zapotrzebowania energii - gospodarstwo sadownicze (27 ha jabłonie)
Źródło: wyniki projektu OZEISE, IEO
Rachunki za energię w różnych grupach taryfowych
- zł
5 000,00 zł
10 000,00 zł
15 000,00 zł
20 000,00 zł
25 000,00 zł
30 000,00 zł
35 000,00 zł
40 000,00 zł
G11 G12 C11 C21
Kompensacja mocy Przekroczenia mocy Opłaty stałe Opłata za dystybucję Opłata za energię
0
1
2
3
4
5
6
7
0:0
0:0
0
1:0
0:0
0
2:0
0:0
0
3:0
0:0
0
4:0
0:0
0
5:0
0:0
0
6:0
0:0
0
7:0
0:0
0
8:0
0:0
0
9:0
0:0
0
10
:00
:00
11
:00
:00
12
:00
:00
13
:00
:00
14
:00
:00
15
:00
:00
16
:00
:00
17
:00
:00
18
:00
:00
19
:00
:00
20
:00
:00
21
:00
:00
22
:00
:00
23
:00
:00
0:0
0:0
0
1:0
0:0
0
2:0
0:0
0
3:0
0:0
0
4:0
0:0
0
5:0
0:0
0
6:0
0:0
0
7:0
0:0
0
8:0
0:0
0
9:0
0:0
0
10
:00
:00
11
:00
:00
12
:00
:00
13
:00
:00
14
:00
:00
15
:00
:00
16
:00
:00
17
:00
:00
18
:00
:00
19
:00
:00
20
:00
:00
21
:00
:00
22
:00
:00
23
:00
:00
lato zima
MO
C [
KW
]
pozaszczyt szczyt
Rozkład stref w taryfie C12A - Przykład: hodowla trzody chlewnej
Roczne zużycie energii elektrycznej przez wybrane procesy produkcyjne
-
2 000
4 000
6 000
8 000
10 000
12 000
14 000
16 000
18 000
Zuży
cie
ener
gii (
kWh
)
Ładowanie wózków Mieszalnik Śrutownik Agroturystyka
Dojarnia Pompy Chlewnia Dom
Warsztat Chłodnia Myjnia Suszarnia
Młyn
www.ieo.pl
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - chlewnia
-
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
1,1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
www.ieo.pl
-
500,00
1 000,00
1 500,00
2 000,00
2 500,00
3 000,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Produkaja zbóż Produkca pasz
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - suszarnia
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Produkaja zbóż Produkca pasz
www.ieo.pl
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - chłodnia
-
1
1
2
2
3
3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Sadownicze Owocowo-warzywne
-
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Sadownicze Owocowo-warzywne
www.ieo.pl 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Mleczarskie intensywne Mleczarskie ekstensywne średnie Mieszane produkcja roślinno-zwierzęca Mleczarskie ekstensywne małe
-
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Mleczarskie intensywne Mleczarskie ekstensywne średnie Mieszane produkcja roślinno-zwierzęca Mleczarskie ekstensywne małe
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - dojarnia
www.ieo.pl
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - śrutownik
-
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Trzoda chlewna Mleczarskie ekstensywne średnie
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Trzoda chlewna Mleczarskie ekstensywne średnie
www.ieo.pl
Monitoring warunków pogodowych i
zużycia energii elektrycznej Z dużą rozdzielczością czasową (15 min) zbierano dane o:
- pionowym profilu prędkości i kierunku wiatru,
- temperaturze, wilgotności,
- nasłonecznieniu,
- ciśnieniu atmosferycznym.
Pomiar realizowano na maszcie o wysokości 30 m,
tj. w warunkach odpowiadających typowym warunkom pracy mikroźródeł OZE (w szczególności małych elektrowni wiatrowych oraz kolektorów słonecznych, ew. systemów fotowoltaicznych).
System opomiarowania zużycia energii elektrycznej:
- inteligentne liczniki energii w najważniejszych obwodach
- system transmisji, monitoringu i wizualizacji danych Erco.net
www.ieo.pl
Przykład Ocena zasobów energetycznych pod kątem realizacji
Instalacji hybrydowej technologii PV 5kW + MEWi 5kW
Największa produktywność paneli fotowoltaicznych ma miejsce w miesiącach wiosennych i letnich
Największa produktywność małych turbin
wiatrowych ma miejsce w miesiącach
jesienno-zimowych
Symulacja produkcji energii elektrycznej na bazie rzeczywistych pomiarów meteorologicznych w latach 2013 – 2014 dla instalacji fotowoltaicznej i elektrowni wiatrowej o mocach 5kW
• średnia prędkość wiatru: 4,8 m/s • suma promieniowania: 1065 kWh/m2 rok
www.ieo.pl 26
Korelacja profilu zapotrzebowania na energię gospodarstwa sadowniczego z produkcją w instalacji
fotowoltaicznej i wiatrowej 10 kW
0,0 kWh
1,0 kWh
2,0 kWh
3,0 kWh
4,0 kWh
5,0 kWh
6,0 kWh
7,0 kWh
8,0 kWh
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Produkcja energii w instalacji fotowoltaicznej 10 kW [kWh]
Produkcja energii w małej elektrowni wiatrowej 10 kW [kWh]
Profil wykorzystania energii elektrycznej przez gospodarstwo sadownicze [kWh]
www.ieo.pl 27
Korelacja profilu zapotrzebowania na energię gospodarstwa sadowniczego z produkcją w instalacji
fotowoltaicznej i wiatrowej 10 kW
0,0 kWh
1,0 kWh
2,0 kWh
3,0 kWh
4,0 kWh
5,0 kWh
6,0 kWh
7,0 kWh
8,0 kWh
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Produkcja energii w instalacji OZE
Zużycie energii elektrycznej
Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE
czerwiec
0,0 kWh
1,0 kWh
2,0 kWh
3,0 kWh
4,0 kWh
5,0 kWh
6,0 kWh
7,0 kWh
8,0 kWh
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Produkcja energii w instalacji OZE
Zużycie energii elektrycznej
Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE
styczeń
0,0 kWh
1,0 kWh
2,0 kWh
3,0 kWh
4,0 kWh
5,0 kWh
6,0 kWh
7,0 kWh
8,0 kWh
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Produkcja energii MEW [kW]
Zużycie energii elektrycznej
Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE
0,0 kWh
1,0 kWh
2,0 kWh
3,0 kWh
4,0 kWh
5,0 kWh
6,0 kWh
7,0 kWh
8,0 kWh
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Produkcja energii MEW [kW]
Zużycie energii elektrycznej
Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE
www.ieo.pl 28
• Optymalizacja doboru instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej do profilu zapotrzebowania na energię
gospodarstwa sadowniczego
5,0%
6,9%
93,8%
73,2%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
90,0%
100,0%
0,0%
2,0%
4,0%
6,0%
8,0%
10,0%
12,0%
14,0%
16,0%
18,0%
Autokonsumpcja [%] Stopień pokrycia
zapotrzebowania [%] Stopień pokrycia zapotrzebowania na energię z OZE [%] Współczynnik autokonsumpcji energii z OZE [%]
Przykład Ocena konsumpcji energii
Roczne zapotrzebowanie w gospodarstwie domowym na: • energię elektryczną: 7.600 kWh • na ciepło: 32.000 kWh (w tym ok. 8.000 na CWU)
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
-
500,00
1 000,00
1 500,00
2 000,00
2 500,00
3 000,00
1 8 15 22 29 36 43 50
Przykład bilansowania energii w gospodarstwie domowym z instalacją PV (1 tydzień – lipiec ’2013)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
1 25 49 73 97 121 145
(kW
h)
Profil zużycia energii w gospodarstwie rolnym
Nadwyżki energii z instalacji PV
Energia z instalacji PV skonsumowana przez gospodarstwo
Przykład bilansowania energii w gospodarstwie domowym z instalacją MEW (1 tydzień lipiec ’2013)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
1 25 49 73 97 121 145
(kW
h)
Nadwyżki energii z małej elektrowni wiatrowej
Profil zużycia energii przez gospodarstwo
Energia z elektrowni skonsumowana przez gospodarstwo
Podsumowanie - rekomendacje
www.ieo.pl
Rodzaj
gospodarstwa
Rodzaj systemu
fotowoltaicznego
Rodzaj systemu
kolektorów słonecznych
Rodzaj kotłowni na
biomasę
Pozostałe Szacowane
możliwości
inwestycyjne
Instalacje pierwszej
potrzeby
Produkcja
pasz (i mleka)
2 kW semi off-grid
10 kW FiT
5kW (4 os.)
5kW (5 os.)
5kW (mycie krów)
ok. 15 kW z
podajnikiem
Gruntowa pompa
ciepła
Duże Kolektory 5kW (4os.)
Fotowoltaika
Mleczarskie
intensywne
3 kW semi off-grid
10 kW FiT
5 kW (5 os.)
5 kW (mycie krów)
- Mała elektrownia
wiatrowa
Duże / Średnie Kolektory 5kW (5os.)
Fotowoltaika
Mieszane (z
prod. mleka)
1 kW semi off-grid
3 kW FiT
10 kW (10 os.)
3 kW (mycie krów)
15 kW z podajnikiem - Średnie / Małe Kocioł c.o.
Kolektory (10 os.)
Mleczarskie
ekst. małe
1 kW semi off-grid
3 kW FiT
- - Odzysk ciepła z
mleka
Małe Fotowoltaika
Odzysk ciepła z
mleka
Mleczarskie
ekst. średnie
1 kW semi off-grid
3 kW FiT
2 kW+ nowy zasobnik
3 kW (mycie krów)
- Odzysk ciepła z
mleka
Małe Rozbudowa systemu
KS
Fotowoltaika
Trzoda
chlewna
5 kW semi off-grid
10 kW FiT
5 kW (4 os.) - - Średnie Fotowoltaika
Kolektory słoneczne
Ekologiczne
(młyn zboż.)
4 kW semi off-grid
10 kW FiT
- ok. 20 kW z
podajnikiem
- Średnie Fotowoltaika
Kocioł c.o.
Owocowo-
warzywne
3 kW semi off-grid
10 kW FiT
6 kW (7 os.)
10 kW (10 os.)
ok. 20 kW z
podajnikiem
- Duże Kocioł c.o. i kolektory
– dom
Fotowoltaika
C.O. i C.W.U. – pom.
Socjalne
Sadownicze 1 kW semi off-grid
10 kW FiT
3 kW ( 4 os.) ok. 55 kW przyst. do
spalania zrębków
- Duże Kolektory 3 kW
(4os.)
Kotłownia c.o.
Fotowoltaika
Produkcja
roślinna
3 kW semi off-grid
10 kW FiT
2 kW + nowy zasobnik - Mała elektrownia
wiatrowa
Duże Fotowoltaika
Przebudowa systemu
KS
Rekomendowana ścieżka doboru instalacji
Gromadzenie danych
Analiza
Czy znamy koszty?
Kształtowanie koncepcji
Projektowanie
Wstępny projekt
LCOE
Współpraca w celu doboru OPŁACALNEGO systemu OZE
Ocena lokalizacji inwestycji, analiza celów inwestora oraz
potrzeb w oparciu o dane profilu zużycia energii z
rachunków,
Wstępny dobór koncepcji i rekomendacji z użyciem
programu symulacyjnego
Pełne studium wykonalności z uwzględnieniem efektów i
kosztów ukrytych komponentów inwestycji
Ponowna ocena kosztu produkcji energii
Ankieta umożliwiająca bezpłatny wstępny dobór instalacji
34
http://www.ieo.pl/pl/oze-dla-firm