Universitatea Politehnica Bucuresti,Facultatea de Energetica

Master MA1

PROIECT LA

EFICIENTA ECONOMICA A

SISTEMELOR ENERGETICE

Sa se stabileasca solutia optima din punct de vedere economic de alimentare cu caldura a unui oras din Romania cunoscand urmatoarele:

-orasul este Bacau;

-numarul de apartamente conventionale ce va fi alimentat cu caldura este

-suprafata echivalenta a instalatiilor de incalzire montate intr-un apartament conventional din zona climatica II si zona eoliana II este

Solutiile analizate sunt urmatoarele:

centrala termica;

centrala de cogenerare cu turbina cu gaze;

centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna.

Pentru aceste solutii se va analiza: varianta centralizata, adica o centrala pentru tot orasul si varianta descentralizata, 3 centrale pentru tot orasul amplasate in diferite cartiere. Consideram ca primul cartier are un consum de 20% din total, al II- lea de 30% si al III- lea restul de 50%.

CONTINUTUL PROIECTULUI

n=5

1.Determinarea capacitatilor de productie nominale si anuale.

1.1) Determinarea necesarului de caldura pentru incalzire

1.2) Determinarea necesarului de caldura pentru prepararea apei calde de consum (menajere)

1.3) Determinarea necesarului de caldura urban

2. Solutii tehnice posibile de realizare a sursei de caldura. Alegerea si dimensionarea echipamentelor principale

2.1) Centrala termica

2.2) Centrala de cogenerare cu turbine cu gaze

2.3) Centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna

3.Estimarea componentelor fluxului anual de cheltuieli si incasari.

3.1) Estimarea productiilor anuale de energie ( caldura si eventual energie electrica) in variantele considerate.

3.2) Estimarea consumurilor de combustibil

3.3) Estimarea investitiilor

3.4) Estimarea costurilor anuale de productie

3.5) Estimarea incasarilor anuale

4.Analiza eficientei economice a variantelor considerate

5. Analiza de sensibilitate

6. Concluzii

1.Determinarea capacitatilor de productie nominale si anuale

1.1)Determinarea necesarului de caldura pentru incalzire

suprafata echivalenta

necesarul de caldura pentru incalzire de calcul

temperatura interioara de calcul

- temperatura interioara de calcul pentru zona II

vantul

viteza vantului,zona unde se afla orasul

-viteza vantului,pentru zona II

-viteza vantului,pentru zona III

necunoscuta pentru incalzirea mediului

temperatura exterioara medie

-numarul de grade zile

-durata perioadei de incalzire

temperatura exterioara la care porneste sistemul de incalzire

-temperatura medie anuala

-temperatura exterioara de calcul

1.2) Determinarea necesarului de caldura pentru prepararea apei calde de consum ( menajere )

necunoscuta de apa calda mediu

debitul mediu de apa calda

capacitatea termica specifica

-temperatura pentru apa calda

- temperatura pentru apa rece

-numarul de persoane pe apartament

=110 l/zi debitul de apa calda pe zi

1.3)Determinarea sarcinii termice urbane

Curba clasata pentru apa calda

Curba clasata pentru incalzire

MW

Curba clasata cu pierderi

Solutii tehnice posibile de realizare a sursei de caldura .Alegerea si     dimensionarea echipamentelor principale

Tipuri de cazane produse de firme:

Daca se poate instala un singur cazan

Cand numarul de cazane de minim 2.

Cand numarul de cazane de minim 3.

2.1.Centrala termica

13 cazane sau 7 cazane

2.2.Centrala de cogenerare cu turbine cu gaze

Se dimensioneaza echipamentul de baza (TG) si echipamentul de varf (postarderea,cazane de varf)

-numar turbine cu gaze

             

Turbina de gaze se alege in functie de necesarul de caldura pentru prepararea apei calde.

( pentru a asigura siguranta in alimentarea cu caldura)

Dupa datele obtinute rezulta ca modelul turbinei este MAN TURBO AG, tipul THM 1304-12.

-gradul de recuperare al caldurii

Alegerea si dimensionarea echipamentelor de varf

=3*38,78=116,34 MW

Postarderea

Se folosesc 4cazane  58MW.

2.3.Centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna

La motoare nu e posibila arderea suplimentara

Tipul motorului este 16V-AT27GL

3.Estimarea echipamentelor componente de cheltuieli si incasari

3.1.Estimarea productiilor anuale de energie

Pentru centrala termica:

-incarcarea medie anuala a instalatiei

-indice de cogenerare recalculate cu datele din catalog pentru TG,MAI.

d      -debitul de mers in gol:-pentru turbina=0,4 ( 40% )

-pentru motor=0,25

Centrala de cogenerare cu turbine cu gaze

Centrala de cogenerare cu motor cu ardere interna

Estimarea consumurilor de combustibil

3.2.1.Centrala termica

Pentru cazane industriale

3.2.2.Centrala de cogenerare cu turbine cu gaze

d=0,4

3.2.3.Centrala de cogenerare cu motor cu ardere interna

d=0,25

3.3.Estimarea investitiilor

3.3.1.Centrala termica

-numar cazane

-investitie specifica

3.3.2.Centrala de cogenerare cu turbina cu gaze

investitia in echipamentele de cogenerare

investitia in echipamentele de varf

numarul de echipamente de cogenerare

investitie specifica

=750 euro/MWe

P₀=5 MW

 

3.3.3.Centrala de cogenerare cu motor cu ardere interna

In instalatia de varf pentru motoare cu ardere interna

=750 euro/MWe

P₀=1 MW

3.4.Estimarea costurilor anuale

3.4.1.Centrala termica

3.4.2.Centrala de cogenerare cu turbine cu gaze

3.4.3.Centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna

3.5.Estimarea incasarilor anuale

3.5.1.Centrala termica

3.5.2.Centrala de cogenerare cu turbina cu gaze

Q

rt

 

3.5.3.Centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna

Q

rt

VNA pe proiect=45081559.16

CTA=427170201.5

RIR=98%

TRB=1.02

VNA pe proiecte=-31348864

RIR=45%

VNA pe proiecte=410052436.2

TRB1=2.4

TRB2=2.02

RIR=42%

Concluzii

Comparand cele 3 metode de furnizare de caldura observam ca:

-La CET avem RIR 98% peste rata de actualizare,termenul de recuperare peste 1 an,deci foarte bun,VNA are valoare foarte mare si investitia este cea mai mica.

-La CTG avem RIR 45% peste rata de actualizare adica o valoare buna,termenul de recuperare peste un an,VNA are valoare negativa deci investitia nu poate fi recuperata.

-La CMAI ave RIR 42% peste rata de actualizare,termenii de recuperare peste un an,VNA are valoarea cea mai mare dintre aceste solutii.

Conform datelor obtinute solutia optima este retehnologizarea sursei de caldura cu transformarea ei din centrala termica in centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna.

RIR=61%

RIR=23%

RIR=-

RIR=-

RIR=-

RIR=-

RIR=-

RIR=-

RIR=33%

RIR=24%

Analiza de sensibilitate

4.2.1. Estimarea costurilor anuale

4.2.1.1. Centrala termica

P_B=30*5%=31.5 (euro/MWh)

P_B=30*10%=33 (euro/MWh)

P_B=30*20%=36 (euro/MWh)

P_B=30*30%=39 (euro/MWh)

P_B=30*40% =42 (euro/MWh)

C_ex=C_B+C_O+M+C_DE

C_B=31.5*1 288 147.19=40 576 636.49 (euro)

C_B=33   *1 288 147.19 =42 508 857.27 (euro)

C_B=36 *1 288 147.19 =46 373 298.84 (euro)

C_B=39 *1 288 147.19 =50 237 740.41(euro)

C_B=42 *1 288 147.19 =54 102 181.98 (euro)

C_O+M=(20÷25)%*C_B=25%C_B

C_O+M=25%*40 576 636.49 (euro)=10 144 159.12 (euro)

C_O+M=10 627 214.32 (euro)

C_O+M=11 593 324.71 (euro)

C_O+M=12 559 435.1 (euro)

C_O+M=13 525 545.5 (euro)

C_DE=E^rt*P_E^C=22 929.02*115=2 636 837.3 (MW)

P_E^C=115 euro/MWh

C_ex=40 576 636.49+10 144 159.12+2 636 837.3=53 357 632.91 (euro)

C_ex=42 508 857.27+10 627 214.32+2 636 837.3=55 772 908.89 (euro)

C_ex=46 373 298.84+11 593 324.71+2 636 837.3=60 603 460.85 (euro)

C_ex=50 237 740.41+12 559 435.1 +2 636 837.3=65 434 012.81 (euro)

C_ex=54 102 181.98+13 525 545.5 +2 636 837.3=70 264 564.78 (euro)

4.2.1.2.Centrala de cogenerare cu turbina cu gaze

C_ex=C_B+C_O+M

C_B=B*P_B=3 017 575.706*31.5=95 053 634.74 (euro)

C_B=3 017 575.706*33= 99 579 998.3 (euro)

C_B=3 017 575.706*36=108 632 725.4 (euro)

C_B=3 017 575.706*39=117 685 452.5 (euro)

C_B=3 017 575.706*42=126 738 179.7 (euro)

C_O+M=(20÷25)%*C_B=25%C_B

C_O+M=25%*95 053 634.74=23 763 408.69 (euro)

C_O+M=24 894 999.58 (euro)

C_O+M=27 158 181.35 (euro)

C_O+M=29 421 363.13 (euro)

C_O+M=31 684 544.93 (euro)

C_ex=95 053 634.74+23 763 408.69=118 817 043.4 (euro)

C_ex=99 579 998.3 +24 894 999.58=124 474 997.9 (euro)

C_ex=108 632 725.4+27 158 181.35=135 790 906.8 (euro)

C_ex=117 685 452.5+29 421 363.13=147 106 815.6 (euro)

C_ex=126 738 179.7+31 684 544.93=158 422 724.6 (euro)

4.2.1.3.Centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna

C_ex=C_B+C_O+M

C_B=B*P_B=31.5*1 327 848.73=41 827 235 (euro)

C_B=33*1 327 848.73=43 819 008.09 (euro)

C_B=36*1 327 848.73=47 802 554.28 (euro)

C_B=39*1 327 848.73=51 786 100.47 (euro)

C_B=42*1 327 848.73=55 769 646.66 (euro)

C_O+M=(20÷25)%*C_B=25%C_B=25%*41 827 235=10 456 808.75 (euro)

C_O+M=10 954 752.02 (euro)

C_O+M=11 950 638.57 (euro)

C_O+M=12 946 525.12 (euro)

C_O+M=13 942 411.67 (euro)

C_ex=41 827 235+10 456 808.75=52 284 043.75 (euro)

C_ex=43 819 008.09+10 954 752.02=54 773 760.11 (euro)

C_ex=47 802 554.28+11 950 638.57=59 753 192.85 (euro)

C_ex=51 786 100.47+12 946 525.12=64 732 625.59 (euro)

C_ex=55 769 646.66+13 942 411.67=69 712 058.33 (euro)

Analiza economica pentru centrala termica la modificare de pret a gazului natural cu 5%,10%,20%,30%,40%

VNA pe proiecte in functie de pret

TRB in functie de pret

Analiza economica pentru centrala de cogenerare cu turbine de gaze la modificare de pret a gazului natural cu 5%,10%,20%,30%,40%

VNA pe proiecte in functie de pret

TRB in functie de pret

Analiza economica pentru centrala de cogenerare cu motoare cu ardere interna la modificare de pret a gazului natural cu 5%,10%,20%,30%,40%

VNA pe proiecte in functie de pret

TRB in functie de pret

Concluzii

Comparand cele 3 metode de furnizare de caldura la modificarea de pret a gazului natural,observam ca :

-La CET,VNA pe proiecte scade cand pretul creste,termenul de recuperare la inceput creste,apoi scade,urmeaza o creste si in cele din urma o scadere,iar RIR scade o data cu cresterea pretului;

-La CTG,VNA pe proiecte scade o data cu cresterea pretului,termenul de recuperare creste la inceput,apoi scade si creste din nou.Doar pentru pretul gazului de 30 (euro/MWh) se poate determina rata de rentabilitate interna;

-VNA pe proiecte in cazul centralei de cogenerare cu motoare cu ardere interna scade o data cu cresterea pretului la fel ca si termenul de recuperare.