potencijal kogeneracije toplotne i elektricne energije u srbiji

Miodrag M. Mesarovi}*, Mi lan S. ]alovi}

Energoprojekt, Entel, Beograd, Srbija

Potencijal kogeneracije toplotnei elektri~ne energije u Srbiji**

Originalni nau~ni radUDC: 620.97/.98:504.7:332.155

Predmet ovog rada je utvr|ivawe potencijala kogeneracije top-lotne i elektri~ne energije u Srbiji i pove}awa sada{weg zanemar- qivo malog u~e{}a kogeneracije u ukupnoj proizvodwi elektri~neenergije. Obra|eni su mogu}i uticaji kogeneracije na pove}aweenergetske efikasnosti kori{}ewa primarne energije i na smawe-we emisije gasova sa efektom staklene ba{te, kao i wena ekonomska opravdanost.

Kqu~ne re~i: elektrane, kogeneracija, energetska efikasnost,globalno zagrevawe, barijere

Uvod

U savremenom svetu neprekidno raste potro{wa energije, pri ~emu pot-

ro{wa elektri~ne energije raste bræe od potro{we drugih oblika energije, budu}i

da je ona veoma pogodna za kori{}ewe, jer se moæe pretvoriti u svaki drugi oblik

energije. Rastu}u potraæwu elektri~ne energije zadovoqava wena proizvodwa

transformacijom mehani~ke energije pada vode (hidroelektrane), ekspanzijom pare

ili gasa proizvedenih sagorevawem fosilnih goriva (termoelektrane), ili fisijom

nuklearnog goriva (nuklearne elektrane). Kako je u strukturi izvora elektri~ne

energije u svetu dominantno u~e{}e termoelektrana na fosilna i druga goriva,

ukupna efikasnost transformacije primarne energije u elektri~nu energiju je vrlo

mala. Pri tome se putem rashladne vode u okruæewe ili vodeni tok ispu{ta otpadna

toplota (45‡60% od energije sadræane u gorivu), a putem dimnih gasova u atmosferu

~esti~ni i gasoviti zaga|iva~i (i oko 15% energije sadræane u gorivu). S druge

strane, proizvodwa toplotne energije za grejawe i tehnolo{ke potrebe obavqa se u

kotlovima na ugaq, te~na ili gasovita goriva, uz gubitke od 10%‡20% u zavisnosti

od vrste goriva i kapaciteta kotlova. Kogeneracijom se u jednom istom postrojewu

istovremeno dobijaju i elektri~na i toplotna energija, te su ukupni gubici primar-

ne energije sadræane u gorivu mawi nego kada se wihova proizvodwa obavqa u odvoje-

nim postrojewima.

M. M. Mesarovi} i dr.: Potencijal kogeneracije toplotne i elektri~ne ...TERMOTEHNIKA, 2011, XXXVII, 2, 197‡209

197

* Odgovorni autor; elektronska adresa: [email protected]**Prema istoimenoj studiji finansiranoj od Ministarstva za prosvetu i nauku

U~e{}e kogeneracije u postoje}im termoelektranama-toplanama u ukupnoj

proizvodwi elektri~ne energije u Srbiji (0,8% u 2004. godini) je mnogo mawe od pro-

seka u Evropska Unija (12,4%), sl. 1 [1]. Iako je ukupni instalisani kapacitet koge-

neracionih izvora zna~ajan (353 MWe, tj. 4,23% od ukupno instalisanih 8355 MWe),

zbog wihovog neadekvatnog angaæovawa u toplifikacionim sistemima i skupog te~-

nog i gasovitog goriva, u~e{}e se sa vremenom pogor{ava (svega 0,47% u 2006. godi-

ni). U isto vreme u~e{}e kogeneracije u Evropska Unija raste (nakon privremene

stagnacije oko 2000. godine prouzrokovane liberalizacijom træi{ta elektri~ne

energije) sa proklamovanim ciqem da u 2010. godini u proseku dostigne 18% ukupne

proizvodwe elektri~ne energije, sl. 2 [2].


198

Slika 1. U~e{}e kogeneracije u ukupnoj proizvodwi elektri~ne energijeu Evropskoj Uniji i Srbiji

Sta tus kogeneracije toplote i elektri~ne energije

Kogeneracija u Evropskoj Uniji

Evopski parlament je usvojio direktivu (Direktiva 2004/8/ES) za promovi-

sawe kogeneracije na bazi traæwe korisne toplote na internom træi{tu energije

[2]. Direktiva prepoznaje visoko efikasnu (u{teda goriva ³10%), malu (elektri~na

snaga £1 MWe) i mikro (£50 kWe) kogeneraciju. Efikasnost kogeneracije predstavqa

odnos ukupne godi{we bruto proizvodwe toplotne i elektri~ne energije i energije

unete gorivom, a odre|uje se iz:

h =+Q Q

Qe t

g

(1)

gde su: Qe ‡ bruto elektri~na snaga [kWe], Qt ‡ korisna toplotna snaga [kWt], a Qg ‡

uneta snaga goriva [kWt]. Za utvr|ivawe efikasnosti kogeneracije vaæan pokazateq

je odnos sredwe elektri~ne i toplotne snage a = Qe/Qt, pa se efikasnost moæe izra-

ziti kao:

h(a

=+ 1)Q

Qt

g

(2)

Po Direktivi 2004/8/ES, najmawa godi{wa vrednost a je 0,45 za kogenera-

ciona postrojewa sa parnim turbinama, 0,55 sa gasnim turbinama i rekuperatorima,

0,75 sa motorima sa unutra{wim sagorevawem, a 0,95 sa kombinovanim gasno-parnim

ciklusom. Ovako definisana efikasnost iskori{}ewa goriva se razlikuje od kla-

si~nog stepena korisnosti termodinami~kog ciklusa. Sabirawe elektri~ne i top-

lotne energije, izvr{eno pod pretpostavkom da su wihove relativne efektivnosti


199

Slika 2. Prose~no u~e{}e kogeneracije u Evropskoj Uniji

iste, dovodi do vrednosti ukupnog stepena iskori{}ewa h preko 80%, dakle vi{e

nego {to moæe da ostvari idealan Karnotov (Car not) ciklus (ako bi, na primer,

maksimalna i minimalna temperatura kruænog procesa bile 1000 °C i 0 °C, teorijski

stepen korisnosti ciklusa bi iznosio 1-273/1273 = 78,56%). Za razliku od toplotne,

elektri~na energija moæe lako biti preneta na velika rastojawa i prevedena u druge

oblike energije, te bi stvarna mera efikasnosti kogeneracije elektri~ne i top-

lotne energije morala da uzme u obzir kvalitativnu razliku izme|u wih u pogledu

mogu}nosti da obavqaju rad [3]. Po{to u praksi proces pretvarawa toplotne energi-

je u rad nije idealan, stepen korisnosti je ispod dve tre}ine teorijskog (oko 50% u

gorwem primeru, mada moderna postrojewa sa kombinovanim ciklusom na vi{im tem-

peraturama, mogu posti}i efikasnost do 60%).

Od kogeneracije Evropska Unija o~ekuje zna~ajan doprinos u smawewu

emisija gasova sa efektom staklene ba{te. Na sl. 3 je prikazan uticaj efikasnosti

iskori{}ewa goriva pri proizvodwi elektri~ne energije u konvencionalnim ter-

moelektranama i u kogeneraciji na te emisije, iskazan odnosom emisija SO2 po jedi-

nici proizvedene energije pri stvarnoj efikasnosti i emisija koje bi bile

ostvarene u idealnom slu~aju 100%-tne efikasnosti.

Barijere za uvo|ewe kogeneracije

Iako su preimu}stva kogeneracije u odnosu na odvojenu proizvodwu top-lotne i elektri~ne energije poznata, vi{e barijera razli~ite prirode ometaju raz-voj wenog kori{}ewa. U ve}em broju zemaqa monopolisti~ka pozicija elektropriv-rede na træi{tu elektri~ne energije, iskazana niskim cenama za kupovinu vi{kovaenergije, odbija kogeneracione proizvo|a~e od u~e{}a u podmirivawu mawkova pro-izvodwe elektroprivrednih preduze}a. Istovremeno, elektroprivreda im postavqastroge tarife za sigurnosnu isporuku kada imaju mawkove i za obezbe|ewe rezerve.Postoje i tehni~ke barijere u vidu zahteva da kogeneracioni proizvo|a~i ispune niz


200

Slika 3. Uticaj efikasnosti iskori{}ewa goriva na emisije SO2

uslova za prikqu~ak na javne elektroprivredne mreæe. U liberalizovanom okru-æewu te barijere su otklowene, jer je kogeneraciji priznat slobodan pristup namreæu i ravnopravno u~e{}e na træi{tu elektri~ne energije, pod jednakim uslo-vima kao i elektroprivrednim proizvo|a~ima, tako da do punog izraæaja dolazi u{-teda u kori{}ewu goriva koju ostvaruju kogeneraciona postrojewa.

Pove}ana sigurnost primene decentralizovane proizvodwe elektri~neenergije putem kogeneracije smawuje rizik da potro{a~i pri poreme}ajima u siste-mu ostanu bez snabdevawa elektri~nom energijom i toplotom, uz izbegavawe gubi-taka u prenosu. Tako|e, smawewe rizika od uvozne zavisnosti, kao kqu~ni izazov zaenergetsku budu}nost zemaqa sa nedovoqnim prirodnim energetskim resursima kao{to je Srbija, omogu}eno je primenom raznih vrsta obnovqivih i drugih vrsta lokal-nih goriva u procesu kogeneracije. Izme|u ostalog i to je bio razlog da zakon oenergetici republike Srbije defini{e sta tus povla{}enih za one proizvo|a~eelektri~ne energije koji koriste kogeneraciju, ukoliko zadovoqavaju kriterijume upogledu energetske efikasnosti [4]. Privilegije za takve proizvo|a~e obuhvatajupravo prvenstva na træi{tu elektri~ne energije pod jednakim finansijskim uslo-vima, zatim pravo na subvencije, poreske, carinske i druge olak{ice, kao i pravo nasticawe statusa povla{}enog potro{a~a prirodnog gasa [5].

Mogu}i potencijal kogeneracije u Srbiji

Potencijal kogeneracije u kapacitetimaElektroprivrede Srbije

Karakteristika dana{wih sistema za proizvodwu elektri~ne i toplotneenergije u Srbiji je da je proizvodwa elektri~ne energije koncentrisana (u relativ-no velikim jedinicama, na kona~nom broju lokacija, definisanih blizinom re~nihtokova i/ili akumulacija vode i blizinom rudnika lignita), dok je proizvodwa top-lotne energije veoma distribuirana (raspore|ena na vrlo veliki broj relativno ma-lih proizvo|a~a u blizini kolektivnih ili individualnih potro{a~a). Instali-sani kapacitet izvora elektri~ne energije u Elektroprivredi Srbije je 8355 MWe,od ~ega 5171 MWe u termoelektranama na lignit, 353 MWe u termoelektrana-ma-toplanama na mazut ili prirodni gas, a ostatak u proto~nim (1849 MWe) i akumu-lacionim (982 MWe) hidroelektranama. U ukupnoj instalisanoj snazi kogeneracija(u termoelektranama-toplanama) u~estvuje sa 4,2%, ali je stvarno u~e{}e kogenera-cije u ukupnoj instalisanoj snazi jo{ ve}e kada se uzmu u obzir kapaciteti postoje}ih kondenzacionih blokova na lokacijama termoelektrana „Nikola Tesla A” (blokoviA1 i A2) i „Kostolac A” (blokovi A1 i A2), koji su rekonstruisani tako da omogu}a-vaju oduzimawe pare za potrebe toplifikacionih sistema u Obrenovcu, odnosno uPoæarevcu i Kostolcu. Dok se trenutno grejawe Novog Sada, Zrewanina i SremskeMitrovice iz kogeneracionih postrojewa obavqa uz velike te{ko}e (iz tih razloganije u funkciji ni kogeneracija sa gasnim turbinama na lokaciji toplane „NoviBeograd”), u tri grada (Obrenovac, Kostolac i Poæarevac) je obezbe|eno uspe{nosnabdevawe toplotom sistema daqinskog grejawa rekonstrukcijom termoelektranana ugaq, a zapo~eta je pa obustavqena izgradwa toplovoda od termoelektrane


201

„Nikola Tesla A” za daqinsko grejawe velikog dela Beograda, ~iji bi zavr{etak bio od vi{estrukog dru{tvenog interesa.

Zbog ograni~enih kapaciteta dostupnih rudnika lignita, ra~una se na pos-

tepenu gradwu novih kapaciteta za proizvodwu elektri~ne energije na gas. Kako se

gas ve} koristi za proizvodwu toplotne energije, to pruæa ozbiqnu mogu}nost daqeg

razvoja kogeneracije na gas. U tom smislu su, pored nadgradwe postoje}ih termoelek-

trana-toplana na gas sa parnim ciklusom na trima lokacijama (Novi Sad, Zrewanin,

i Sremska Mitrovica), kao potencijalne lokacije za realizaciju novih projekata

kogeneracije sa kombinovanim gasno-parnim ciklusom izabrani Novi Beograd,

Ni{, Subotica i Kragujevac [6]. U dugoro~noj projekciji razvoja elektro-ener-

getskog sistema Srbije, ukoliko i daqe budu na snazi ograni~ena mogu}nost pristu pa

rezervama ugqa na podru~ju Kosova i Metohije (sada pod privremenom upravom

saveta bezbednosti UN) i Zakon o zabrani gradwe nuklearnih elektrana, u~e{}e

proizvodwe elektri~ne energije na prirodni gas (ukqu~uju}i i kogeneraciju gde god

je to mogu}e i opravdano) moralo bi da zna~ajno poraste, tabl. 1 [7].

U strategiji privrednog razvoja Srbije do 2010. godine formiran je pro gram

mogu}ih rekonstrukcija postoje}ih termoenergetskih postrojewa i gradwe novih

kapaciteta za spregnutu proizvodwu toplotne i elektri~ne energije i uvo|ewa

kombinovanih gasno-parnih ciklusa [8]. Me|u takvim postrojewima su postoje}e i

nove termoelektrane na lignit u blizini ve}ih konzumnih centara toplotne ener-

gije, toplane na gas u ve}im gradovima (u Beogradu, Ni{u, Subotici), kao i termo-

elektrane-toplane na gas (Novi Sad, Zrewanin, Sremska Mitrovica). Osim toga,

predvi|eno je da se za kogeneraciju koriste kaptaæni i kiseli gas iz izvora nafte,

kao i prirodni gas u {irokoj potro{wi za mikrokogeneraciju.

Nedostatak rekonstrukcije kondenzacionih termoelektrana na ugaq u ter-

moelektrane-toplane radi ostvarewa spregnute proizvodwe elektri~ne i toplotne

energije je gubitak dela elektri~ne snage i smawewe proizvodwe elektri~ne ener-

gije. Me|utim, imaju}i u vidu da se, umesto neproizvedene elektri~ne energije, pro-

izvodi oko 5 puta vi{e toplotne energije i time zamewuju uvozna goriva, jasno je da

takva kogeneracija na doma}a goriva ima poseban strate{ki i ekonomski zna~aj [9].

Ovo tim pre {to se i ina~e veliki deo elektri~ne energije proizvedene u grejnoj

sezoni tro{i za potrebe grejawa (ili dogrevawa), prostora [10], te bi toplotna

energija iz kogeneracije u znatnoj meri zamenila ili smawila takvu neracionalnu

potro{wu elektri~ne energije.


202

Tablica 1. Budu}a struktura proizvodwe elektri~ne energije u Srbiji [%]

Godina 2006. 2012. 2018. 2024. 2030.

Termoelektrane na lignit 71,31 71,77 65,15 61,92 56,27

Hidroelektrane (svih snaga) 28,22 25,86 22,14 24,30 22,07

Kombi-ciklusi na prirodni gas 0,47 2,14 11,82 11,23 18,42

Novi obnovqivi izvori 0,00 0,23 0,89 2,55 3,24

Potencijal kogeneracije u sistemimadaqinskog grejawa

Centralizovano snabdevawe toplotnom energijom postoji u 56 mesta u

Srbiji, pri ~emu je ukupni instalisani kapacitet izvora centralizovanog snabde-

vawa oko 6597 MWt. Prikqu~ena snaga potro{a~a je oko 6000 MWt, od ~ega je oko 82%

u okviru stambenih i oko 18% u okviru poslovnih objekata. Od broja stanova sa insta-

lacijama centralnog grejawa (720495) na centralizovane sisteme prikqu~eno je oko

481660 (oko 16% od ukupnog broja stanova), dok se oko 240000 (oko 8%) stanova snab-

deva toplotnom energijom iz lokalnih kotlarnica [8]. Pri tome samo mali deo od

ukupnog broja stanova prikqu~enih na centralno grejawe ima i centralizovanu

pripremu potro{ne tople vode.

Danas u Srbiji ve} postoje sistemi daqinskog grejawa (SDG) koji u svom

sastavu imaju postrojewa sa kogeneracijom toplotne i elektri~ne energije (Beograd,

Novi Sad, Zrewanin, S. Mitrovica, Kragujevac, Bor) sa pogonom na gas i te~na go-

riva, odnosno na ugaq. Pored postoje}ih postrojewa u Srbiji je mogu}a gradwa novih,

imaju}i u vidu ve} raspoloæivi konzum u stambenim, javnim i poslovnim objektima.

U tabl. 2 je dat prikaz sistema ve}ih od 100 MWt instalisane toplotne snage kod

potro{a~a, koji predstavqaju oko 85% ukupnog instalisanog kapaciteta potro{a~a

u Srbiji i pruæaju realnu mogu}nost za efikasnu primenu kogeneracije, tim pre {to

se moæe ra~unati na prirodni gas

kao gorivo [11].

Analizom odnosa izme|u insta-

lisane snage toplotnih izvora i

snage potro{a~a uo~ava se da je taj

odnos pribliæno jednak jedinici, a

mogu}e je da bude znatno mawi ako se

uvaæi realni faktor jednovreme-

nosti maksimalnog optere}ewa

(0,7‡0,8). To pokazuje da su u mnogim

sistemima ugra|ene rezerve kapa-

citeta izvora ³20%, koje omogu}uju

potencijalno prikqu~ewe novih

150000 do 200000 stanova [8]. Ove re-

zerve nisu iste u svim sistemima,

ali su najve}e upravo u, za budu}i

razvoj kogeneracije elektri~ne i

toplotne energije najinteresantni-

jim, sistemima (u Beogradu, Novom

Sadu, Ni{u, Kragujevcu i drugim).

U narednom periodu se o~ekuje

znatno pro{irewe postoje}ih top-

lovodnih magistrala za prikqu~e-

we novih potro{a~a toplotne ener-


203

Tablica 2. Centralizovani sistemi instalisanesnage potro{a~a preko 100 MWt

Grad

Veli~ina konzuma toplotneenergije, [MWt]

Stambeni Poslovni Ukupno

Veograd 1832 650 2482

Bor 165 47 212

Kragujevac 112 255 367

Kru{evac 54 47 101

Ni{ 168 67 235

Novi Sad 448 203 651

Obrenovac 74 26 100

Pan~evo 136 30 166

Po`arevac 65 36 101

Subotica 72 45 117

Trstenik 70 39 109

Zrewanin 62 48 110

Ukupno 3358 1439 4851

gije iz postoje}ih i novih toplotnih izvora. To pove}awe broja potro{a~a bi

delimi~no pokrili postoje}i toplotni izvori, ali bi, s obzirom na wihovu starost

i tehnolo{ku zastarelost, bilo potrebno predvideti i nove izvore. Izgradwa novih

toplotnih izvora (zamena postoje}ih dotrajalih kotlovskih jedinica i pove}awe

snage toplotnih izvora u postoje}im toplanama) i izgradwa novih toplana (pove}a-

we snage toplotnih izvora u gradovima) obuhvata 53 nove kotlovske jedinice ukupne

instalisane snage oko 820 MWt. Osim toga, predvi|ena je izgradwa 14 novih toplana

ukupne snage 120 MWt [12]. Sve to pruæa mogu}nost da se toplotna energije bar delom

proizvodi u kogeneraciji sa elektri~nom energijom.

U okviru sistema daqinskog grejawa, realna je mogu}nost uvo|ewa gasnih

motora ili gasnih turbina u postoje}a postrojewa za proizvodwu toplotne energije.

Na primer, u Beogradu, koji u ukupnoj potro{wi elektri~ne energije u Srbiji u~es-

tvuje sa oko 20% u letwim i sa oko 24% u zimskim mesecima, pored najve}e toplane

„Novi Beograd” gde je ve} analizirana gradwa novog kogeneracionog postrojewa,

postoji jo{ deset mawih toplana, koje imaju ukupnu snagu od 1690 MWt, a proizvodwu

toplote baziraju na sagorevawu uvoznog prirodnog gasa. Sa gledi{ta racionalnog

gazdovawa energijom, mogu}e je da se takve toplane prevedu, od postrojewa za iskqu-

~ivu proizvodwu toplotne, u kogeneraciona putem naknadne ugradwe gasno-turbin-

skih elektri~nih generatora i neophodne rekonstrukcije ili zamene kotlova za

proizvodwu tople vode za grejawe, koju bi ta promena nametnula. Ako se ra~una da bi

ugradwa gasnih turbina bila opravdana samo u jedinicama toplotne snage iznad 50 MWt,

preliminarni prora~uni pokazuju da se u toplane koje koriste prirodni gas u Beo-

gradu moæe ugraditi preko 350 MWe gasno-turbinskih elektri~nih generatora, koji

bi mogli da obezbede dodatnu proizvodwu elektri~ne energije i pokriti oko 15%

godi{wih potreba grada [13]. Ako se posmatraju samo zimski meseci (koji u~estvuju u

ukupnoj potro{wi sa oko 65%), taj procenat se pewe na oko 20% potreba zimi, kada

bi ti kombinovani izvori uglavnom i bili kori{}eni. Treba napomenuti da bi ta

koli~ina novoproizvedene elektri~ne energije bila raspoloæiva u centru potro{-

we, {to podrazumeva ozbiqan doprinos sigurnosti snabdevawa potro{a~a, kao i

dostavu bez kori{}ewa prenosne mreæe, a time i bez dodatnih prenosnih gubitaka.

Potencijal kogeneracije u industriji Srbije

Decentralizovana spregnuta proizvodwa toplote i elektri~ne energije u

industrijskim energanama je bila relativno dobro razvijena u industriji Srbije do

kraja 1980-tih godina. Na 37 lokacija u industriji bila je instalisana ukupna bruto

elektri~na snaga od 465 MWe [14]. Ukupna proizvodwa elektri~ne energije u indus-

triji krajem 1980-ih iznosila je oko 800 GWh godi{we, {to je ~inilo oko 2,5% ukup-

ne proizvodwe elektri~ne energije u Srbiji. Pri tome je gro proizvedene elektri~-

ne energije tro{en u tehnolo{kim procesima, a samo oko 10% je isporu~ivano javnoj

elektri~noj mreæi. U 78 kogeneracionih jedinica mahom u metalskoj, hemijskoj i

petrohemijskoj i u prehrambenoj industriji (proizvodwa {e}era i dr.) i metalskom

kompleksu, tabl. 3.


204

[to se ti~e potencijalnih kapaciteta kogeneracije u industriji uz uvo|ewe

prirodnog gasa, pored obnove postoje}ih postrojewa energana reda 465 MWe, mogu}e

je ra~unati i na novu kogeneraciju koja bi mogla da se ostvari dogradwom gasnih mo-

tora ili gasnih turbina uz postoje}e ili nove zamenske kotlove (ima ih oko 1800). U

okviru Naftne industrije Srbije postoje posebne mogu}nosti za razvoj kogenera-

cionih postrojewa putem kori{}ewa malih gasnih leæi{ta, racionalnije sopstve-

ne potro{we i eliminisawa tehni~kih gubitaka (sagorevawe na bakqi). Time bi se

ne samo postigla proizvodwa elekti~ne energije neophodne za rad postrojewa (go-

di{we NIS iz sistema preuzme oko 43 GWh za te potrebe i trans port fluida), ve} i

oslobodile zna~ajne koli~ine prirodnog gasa za træi{te, koje se danas tro{e za sop-

stvene toplotne potrebe. Prema preliminarnim procenama, NIS bi mogao da izgra-

di kapacite sa kogeneracijom snage oko 20 MWe sa ukupnom proizvodwom oko 90 GWh/god.

elektri~ne energije i plasmanom oko 60 GWh/god. toplotne energije [8].

Potencijal kogeneracije u {irokoj potro{wi gasa

Opcija pove}anog udela prirodnog gasa u zadovoqewu energetskih potreba je

strate{ko opredeqewe razvoja energetike Srbije [10]. Pro gram prikqu~ivawa no-

vih 500000 doma}instava na gasovodni sistem omogu}uje postoje}a i planirana trans-

portna mreæa kojom se gas dovodi u oko 70% op{tina u Vojvodini i u 44% op{tina na

podru~ju centralne Srbije. To }e imati veliki zna~aj i za daqi razvoj elektropriv-

rede, jer }e omogu}iti smawewe vr{nog optere}ewa wenog sistema za 600‡750 MWe

[11]. Na svetskom træi{tu postoji ponuda za niz razli~itih tehnolo{kih re{ewa za

mala efikasna postrojewa mikro-kogeneracije. Najve}i deo ovih postrojewa kao

gorivo koristi prirodni gas, ali je mogu}e i kori{}ewe drugih tipova gasovitih

goriva, kao {to su deponijski gas, biogas i druga goriva. U individualnim kotlarni-

cama, kao postrojewa kogeneracije mogu da se koriste gasni motori, mikroturbine

ili, pak, gorivne }elije.

Ako se uzmu u obzir kogeneracione jedinice gasnih motora male snage, na

primer „Ecopower”, koji ima mogu}nost promene elektri~ne snage od 1,3 do 4,7 kWe i

toplotne snage od 4,0 do 12,5 kWt (uz ukupan deklarisani stepen iskori{}ewa goriva


205

Tablica 3. Podaci o postoje}im energanama u industriji Srbije

Grana industrijeBroj jedinica

energana

Instalisani kapacitet Starost,[godina]Snaga, [MWe] U~e{}e, [%]

Metalska 15 105 14,77 29

Hemijska i petrohemijska 16 107 23,02 34

Papirna 6 77 16,56 20

Prehrambena ({e}erane) 31 161 34,62 23

Ostale grane 10 15 3,23 36

Ukupno 78 465 100,00 29

od oko 90%), ili, pak, ne{to mawi, kao {to su „Sigma“ (3 kWe/9 kWt) ili jo{ mawi

„Whispertech“ (1 kWe/6 kWt) i uvede pretpostavka da }e samo 5‡10% doma}instava

uvesti ure|aje za mikrokogeneraciju umesto klasi~nih kotlovskih ure|aja, moæe se

smatrati da potencijal (mikro)kogeneracije u {irokoj potro{wi u Srbiji iznosi do

280 MWe i 750 MWt [14]. Tome se, osim prirodnog gasa, moæe dodati i distribuirana

proizvodwa kori{}ewem drugih lokalnih izvora energije, ukqu~uju}i lokalne ob-

novqive izvore i komunalni otpad [15].

Ukupni potencijal kogeneracije u Srbiji

Iz prethodnog pregleda evidentno je postojawe zna~ajnog potencijala koge-neracije toplotne i elektri~ne energije u Srbiji, za koji postoje tehni~ke mogu}-nosti da se u relativno velikoj meri iskoristi i time pove}a dana{we u~e{}e koge-neracije (mawe od 1%) bar za red veli~ine. Sa stanovi{ta wenog statusa u okviruusvojenih strate{kih dokumenata Srbije, prvenstveno u okviru strategije razvojaenergetike Srbije do 2015. godine [10] i programa wenog ostvarivawa do 2012. godine[12], o~igledno je da su visoko oceweni, kako wena uloga u pove}awu efikasnostikori{}ewa primarne energije uz odgovaraju}i doprinos smawewu uticaja na æi-votnu sredinu, tako i potencijalne mogu}nosti da se ona prakti~no primeni uoblastima elektroprivrede, daqinskog grejawa, industrije i {iroke potro{we itime znatno pove}a weno procentualno u~e{}e u ukupnoj proizvodwi elektri~neenergije u Srbiji. Pri tome vaænu ulogu ima i ~iwenica da je kogeneracija odposebnog zna~aja za sigurnost snabdevawa lokalnih potro{a~a energijom i usporewa rasta uvozne zavisnosti [16].

Podrazumeva se da za sve instalisane kapacitete kogeneracije treba da budeobezbe|en adekvatni toplotni konzum, kako wihova ekonomska opravdanost ne bibila dovedena u pitawe, nezavisno od sve povoqnijih uslova kako rastu cene goriva ielektri~ne energije. Adekvatnost primene kogeneracije prvenstveno se vidi u veli-kim termoelektranama na ugaq, ili prirodni gas, lociranim u blizini velikihgradova, ili u okviru industrija kojima je neophodna tehnolo{ka para, kao i velikihjavnih i komercijalnih kompleksa, koji iskazuju zna~ajne potrebe za toplotnom energijom (træni, {kolski, zdravstveni, turisti~ko-rekreativni kompleksi i drugijavni objekti). Ra~unaju}i sa mogu}im trajawem angaæovawa pojedinih kategorijainstalisanih kapaciteta kogeneracije iz tabl. 4 saglasno pripadaju}em toplotnomkonzumu, proizilazi da bi proizvodwa elektri~ne energije iz kogeneracije moglateorijski da dostigne blizu 20 TWh/god. [14]. S obzirom da nije realno o~ekivati dasav taj potencijal kogeneracije bude aktiviran, bilo zbog toga {to ne}e bitidovoqno resursa da se svi mogu}i kapaciteti izgrade, bilo {to neki kapaciteti ne}e biti ekonomski opravdani zbog nepostojawa adekvatnog toplotnog konzuma zavisoko- -efikasnu kogeneraciju, taj teorijski potencijal moæe biti prepolovqen.Pa ipak, i tada se moæe smatrati realnim ciq da se udeo kogeneracije, koji }eEvropska Unija da dostigne 2010. godine (18% od ukupne proizvodwe elektri~neenergije) u Srbiji bude dostignut sa uobi~ajenim zaka{wewem od 15 do 20 godina [16].Na to navodi i mogu}a struktura izvora elektri~ne energije u elektroenergetskomsistemu Srbije, predvi|ena u tabl. 1.


206

Zakqu~ak

U~e{}e proizvodwe elektri~ne energije u kogeneracionim energetskim

postrojewima u ukupnoj proizvodwi elektri~ne energije u Srbiji je za ~itav red ve-

li~ine mawe od prose~nog u~e{}a u Evropskoj Uniji, koje se, podsticano posebnom

Direktivom 2004/8/ES, ubrzano udvostru~uje. Ta ~iwenica i na pove}anom interesu

za ra- cionalizaciju potro{we primarne energije zasnovano zakonsko opredeqewe

da kogeneraciju svrstava u povla{}ene proizvo|a~e, name}u potrebu Srbije za brzu

promenu tog u~e{}a na vi{e. Porast uvozne zavisnosti i cena energije u Srbiji daju

dodatni podsticaj kogeneraciji toplotne i elektri~ne energije i racionalizaciji

potro{we primarne energije uop{te, naro~ito ako se ima u vidu i o~ekivano.

U okviru potencijala kogeneracije za dugoro~no planirawe i kori{}ewe u

Srbiji dominantno u~e{}e imaju elektroenergetski izvori uz adekvatni toplotni


207

Tablica 4. Potencijalni kapaciteti kogeneracije u Srbiji

Kategorija kapacitetaRaspolo`iva

snaga[MWe]

Potencijalnasnaga[MWe]

Ukupnasnaga[MWe]

Postoje}i kapaciteti EPS-a‡ na te~na goriva i gas‡ na lignit‡ ukupno

355 520 875

900 3001200

1255 8202075

Potencijalni novi kapaciteti EPS-a‡ na prirodni gas‡ na lignit‡ ukupno

0 0 0

1000 3001300

1000 3001300

Postoje}i kapaciteti u SDG‡ na te~na i gasovita goriva‡ na ~vrsta goriva‡ ukupno

105 0 105

0 28 28

105 28133

Potencijalni kapaciteti u SDG‡ na te~na i gasovita goriva‡ na ~vrsta goriva‡ na biomasu‡ ukupno

0 0 0 0

500 200 70 770

500200 70770

Potencijalni kapaciteti industrije‡ postoje}i kapaciteti‡ novi kapaciteti‡ ukupno

465 0 465

0 0 0

465 0465

Potencijalni kapaciteti kogeneracijeu sektoru {iroke potro{we

‡ sektor doma}instva‡ javni i komercijalni sektor‡ ukupno

0 0 0

300 150 450

300150450

Ukupno 1455 3748 5193

konzum, a slede ga kogeneracija u ve}im sistemima daqinskog grejawa, u industriji i

(mikrokogeneracija) u {irokoj potro{wi prirodnog gasa. Pri tome bi oko 5,4

TWh/god. moglo biti ostvareno u elektroprivrenim kogeneracionim postrojewima

i oko 3,6 TWh/god. u svim ostalim kogenracionim postrojewima. To zna~i da bi pred-

nost u postrojewima ve}e snage imale konvencionalne tehnologije termoelektrana

sa parnim ciklusom na ugaq, koje bi (kao {to je ve} u~iweno u TE „Nikola Tesla A” i

TE „Kostolac”) bile rekonstruisane ili gra|ene nove sa oduzimawem pare za snabde-

vawe toplotom ve}ih sistema daqinskog grejawa i termoelektrana-toplana sa par-

nim ciklusom na gas i mazut, koje bi bile rekonstruisane dodavawem gasnih turbina

(repowering) ili gra|ewe nove u vidu postrojewa sa kombinovanim gasno-parnim cik-

lusom, dok bi za mawe snage prednost imala nova postrojewa sa gasnim turbinama

i/ili gasnim motorima, ukqu~uju}i i mikrogeneraciju u {irokoj potro{wi.

Zahvalnost

Autori zahvaquju Ministarstvu za nauku i tehnolo{ki razvoj Vlade Repub-

like Srbije, koje je finansiralo izradu studije u okviru Nacionalnog programa

energetske efikasnosti.

Literatura

[1] Minett, S., “Cogeneration in West ern Eu rope”, COGEN Eu rope Cogeneration Work shop,JRC, Petten, The Netherland, Oc to ber 2004

[2] ***, Eu ro pean Com mis sion: “Anal y sis and Guide lines for Im ple men ta tion of the CHP Di rec -tive 2004/8/EC Ref er ence Val ues-Ma trix“, DG TREN, In terim Ver sion 2, Jan u ary 2006

[3] Mesarovi}, M., Mehni~ki, ekonomski i dru{tveni aspekti kombinovane proizvodwe toplotne i elektri~ne energije”, II savetovawe „Stawe, perspektive i pravcirazvoja energetike Republike Srpske ‡ Energetika Srpske '98”, Tesli}, 1998

[4] ***, Zakon o energetici Srbije, Sl. glasnik RS, br. 84/04, Beograd, 2004.[5] Luki}, M., Mesarovi}, M., Elektrane kao povla{}eni proizvo|a~i energije, Saveto-

vawe Dru{tva termi~ara SCG „Elektrane 2004”, Vrwa~ka Bawa, Srbija, 2004.[6] Petrovi}, M., i dr., Analiza opravdanosti i izbor lokacija gasnih postrojewa u

Elektroprivredi Srbije, Studija, Ma{inski fakultet, Beograd, 2007.[7] Mesarovi}, M., i dr., Strategija razvoja energetike Beograda do 2030. godine,

Energoprojekt-Entel, Beograd, 2007.[8] \aji}, N., Mesarovi}, M., Kogeneracija elektri~ne i toplotne energije ‡ {ansa za

racionalnije kori{}ewe prirodnog gasa u Srbiji, GAS, 9 (2004), 4, [9] Mesarovi}, M., Spregnuta proizvodwa toplotne i elektri~ne energije, IIPP ‡

Istraæivawa i projektovawa za privredu, (2004), 4/5, [10] ***, Strategija razvoja energetike Republike Srbije do 2015. godine, Termotehnika,

31 (2005), 1-2, str. 3-70[11] Mesarovi}, M., Primena prirodnog gasa za grejawe uz proizvodwu elektri~ne ener-

gije, GAS, 8 (2003), 2[12] ***, Pro gram ostvarivawa strategije razvoja energetike Republike Srbije

2007‡2012. godine, Sl. glasnik RS, br. 17/07, Beograd, 2004.[13] ]alovi}, M., Mesarovi}, M., Kogeneracija ‡ spregnuta proizvodwa toplotne i

elektri~ne energije ‡ velika {ansa Beograda, 26. Savetovawe Jugoslovenskognacionalnog komiteta CIGRE, Bawa Vru}ica (Republika Srpska), maj 2003.

[14] Mesarovi}, M., i dr., Potencijal kogeneracije toplotne i elektri~ne energije uSrbiji, Studija, Energoprojekt i Rudarsko-geolo{ki fakultet, Beograd, 2007.


208

[15] Oka, S., Mesarovi}, M., Distribuirana proizvodwa za racionalniju potro{wuprimarne energije, 6. Savetovawe saveza energeti~ara Jugoslavije ENYU2001, Zla-tibor, maj 2001.

[16] Mesarovi}, M., Po ten tial CHP Pro ject Stud ies in Ser bia, Ger man and Ser bian Co op er a tionCoun cil, 3rd Meet ing of En ergy Work ing Group, Belgrade, September 24, 2006

Ab stract

Po ten tial for Co-gen er a tion of Heat andElec tric ity in Ser bia

by

Miodrag M. MESAROVI] and Mi lan S. ]ALOVI]

Energoprojekt, ENTEL, Bel grade, Ser bia

This pa per deals with the eval u a tion of the avail able po ten tial for co-gen er a tionof heat and elec tric ity in Ser bia and pos si bil i ties of in creas ing the pres ent small share ofco-gen er a tion in to tal elec tric ity gen er a tion. Anal y ses of pos si ble im pacts of co-genera -tion on the ef fi ciency of pri mary en ergy use and on re duc tion of emis sions of green housegases are car ried out, as well as its eco nomic vi a bil ity.

Key words: power plants, co-gen er a tion, en ergy ef fi ciency, global warm ing, bar ri ers

* Cor re spond ing au thor; e-mail: [email protected]

Rad primqen: 1. jula 2010.Rad revidiran: 19. januara 2011.Rad prihva}en: 26. januara 2011.


209

potencijal kogeneracije toplotne i elektricne energije u srbiji

Documents