Environmental and economic assessment of a biomass-based cogeneration plant: Polish case study

• Authors: Mateusz Świerzewski , Paweł Gładysz

Title variants

PL

Analiza ekologiczna i ekonomiczna układu skojarzonego zasilanego biomasą: studium przypadku dla Polski

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

The goal of the paper is to presents the results of the energy, economic and environmental assessment of biomassfired combined heat and power (BCHP) units cooperating with the district heating system. The mathematical models of both considered BCHP units (with back-pressure and extraction-condensing turbines) have been elaborated and validated with the data from commercially available CHP units. The results of this study prove that BCHP units can be a good option for the Polish energy sector, both from an environmental and energy point of view. The economic analysis showed that the analysed BCHP units could be profitable, but the are several factors, like prices of guarantees of origin for electricity producted from renewable energy sources, that strongly affect the results.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki analizy energetycznej, ekonomicznej oraz ekologicznej elektrociepłowni pracującej w miejskim systemie ciepłowniczym. Modele matematyczne rozważanych wariantów elektrociepłowni (z turbiną przeciwprężną oraz turbiną kondensacyjną) zostały opracowane i zweryfikowane na podstawie dostępnych danych z jednostek kogeneracyjnych. Otrzymane wyniki wskazują, że biomasowe układy kogeneracyjne mogą stanowić dobrą alternatywę dla polskiego sektora energetycznego, zarówno z ekologicznego jak i energetycznego punktu widzenia. Analiza ekonomiczna wskazała, że analizowane warianty elektrociepłowni mogą być opłacalne lecz takie czynniki jak cena za świadectwa pochodzenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych mogą znacząco wpłynąć na uzyskane wyniki.

Keywords

EN

biomass; combined heat and power generation; cogeneration; district heating system; coefficient of the share of cogeneration

PL

biomasa; skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej; kogeneracja; miejska sieć ciepłownicza; współczynnik udziału skojarzenia

• Publisher: Mazowieckie Biuro Planowania Regionalnego w Warszawie
• Journal: MAZOWSZE Studia Regionalne
• Year: 2017
• Issue: 22
• Pages: 97-114

Dates

published

2017-12

Contributors

author

Mateusz Świerzewski

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska

author

Paweł Gładysz

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska

References

• BBN, 2012, Analiza nt. wielkości strat w przesyle energii elektrycznej w Polsce (Analysis of the electricity losses in distribution in Poland), Biuro Bezpieczeństwa Narodowego, Warszawa.
• Directive 2004/8/EC of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 on the promotion of cogeneration based on a useful heat demand in the internal energy market and amending Directive 92/42/EC.
• Ericsson K., Werner S., 2016, The introduction and expansion of biomass use in Swedish district heating systems. “Biomass and Bioenergy”, Vol. 94, pp. 57-65.
• Gładysz P., Ziębik A., 2013, Complex analysis of the optimal coefficient of the share of cogeneration in district heating systems. “Energy” 62, pp. 12-22.
• GUS, 2014, Energia ze źródeł odnawialnych w 2013 roku (Renewable Energy Sources in 2013), Główny Urząd Statystyczny, Warszawa.
• IEA, 2007, Biomass for Power Generation and CHP, International Energy Agency Energy Technology Essentials, ERE03.
• Strategia rozwoju województwa mazowieckiego do 2030 roku. Innowacyjne Mazowsze (Development Strategy of the Mazowieckie Voivodship 2030. Mazovia as an Innovative Region), 2013, Załącznik do uchwały nr 158/13 Sejmiku Województwa Mazowieckiego z dnia 28 października 2013 r., Warszawa.
• Möllersten K., Yan J., Moreira J.R., 2003, Potential market niches for biomass energy with CO2 capture and storage—Opportunities for energy supply with negative CO2 emission., “Biomass and Bioenergy”, Vol.25(3), pp. 273-285.
• Novakovic V., 2014, Biomass combined heat and power (CHP) for electricity and district heating. MSc thesis, Norwegian University of Science and Technology, Department of Energy and Process Engineering, Trondheim.
• Okulski T., 2014, Analiza krajowej struktury wytwarzania energii elektrycznej z węgla kamiennego (Analysis of the structure of Polish electricity generation from hard coal), Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Vol. 87, pp. 37-47.
• PAIZ, 2013, Sektor energetyczny w Polsce (The Energy Sector in Poland), Polska Agencja Informacji i Inwestycji Zagraniczych S.A., Warszawa.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 10 grudnia 2014 w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji.
• Sadowski K., 2012, Problematyka użytkowania biomasy leśnej na przykładzie rozwiązań w Elektrociepłowni Białystok SA (The issues concerning the use of forest biomass on the exemplary solutions in the Power Plant Bialystok SA), Konferencja IBL, Sękocin Stary.
• Schmidt J., Leduc S., Dotzauer E., Kindermann G. and Schmid E., 2010, Potential of biomass-fired combined heat and power plants considering the spatial distribution of biomass supply and heat demand, “Int. J. Energy Res.”, Vol.34, pp. 970–985.
• Szargut J., Ziębik A., 2000, Podstawy energetyki cieplnej (Fundamentals of thermal engineering), Warszawa.
• Szczerbowski R., 2013, Bezpieczeństwo energetyczne Polski - mix energetyczny i efektywność energetyczna (Energy security of Poland - energy mix and energy efficiency), “Polityka Energetyczna”, Vol. 16(4), pp. 35-46
• Świerzewski M., 2016, Analiza termo-ekonomiczna doboru układu kogeneraycjnego małej mocy zasilanego biomasą (Thermo-economic analysis of a small-scale biomass-fired cogeneration unit). MSc thesis, Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology, Gliwice.
• U.S. EPA, 2007, Biomass Combined Heat and Power Catalog of Technologies, U.S. Environmental Protection Agency and Combined Heat and Power Partnership.
• Ziębik A. et al., 2009, Research Project No N R06 0004 06/2009 CHP STRATEG supported by the Polish Ministry of Science and High Education and the National Centre for Research and Development.
• Ziębik A., Gładysz P., 2012, Optimal coefficient of the share of cogeneration in district heating systems. “Energy”, Vol. 45, pp. 220-227.
• Ziębik A., Gładysz P., 2014, The influence of biomass co-firing on the optimal coefficient of the share of cogeneration in a district heating system. “Archives of Thermodynamics”, Vol. 35(1), pp. 99-115.

Identifiers

DOI

10.21858/msr.22.07