DISTRIBUIRANA KOGENERACIJA
- TEHNIČKA, EKONOMSKA ILI POLITIČKA PITANJA-
DISTRIBUTIVE COGENERATION
- TECHNICAL, ECONOMICAL OR POLITICAL QUESTIONS -
J. R. Petrović
Fakultet tehničkih nauka, 21000 Novi Sad, Trg D. Obradovića 6
Abstract: Distributive cogeneration of electrical and thermal energy has experienced intensive expansion in almost all countries with developed distribution of natural gas. The countries that are at the verge of introducing natural gas utilization base their development concepts on circumstances tailored for this infrastructure. In our country, the gas network is the most widespread in the northern parts. In other parts of the country, the intensive construction of transit pipelines is underway, as well as the development of distribution systems. Cogeneration, as a type of the best energetic valorization of natural gas, is scarcely present in our country.
The inevitable question concerns reasons for this situation. With the intention to partially answer the question, this paper deals with the presentation of the most important technical justification for applying cogeneration. It also includes some special considerations regarding energetic and ecological motives for that. There is no doubt that economic justification is an important instigating force for the construction and beginning of exploitation. Therefore, crucial economic parameters for investments in this field are presented. All issues in the field of energetics enter deeply into the systematic solutions and strategic economic plans of a country and it is almost impossible to even think about energetics without a clearly defined role of the state itself. This is why this paper also deals with crucial political and regulatory matters concerning distributive cogeneration of electrical and thermal energy in removing obstacles for their application.
Key words: Distributivecogeneration, barrier, development
1. UVOD
Distribuirana kogeneracija je spregnuta proizvodnja finalne, električne i toplotne energije, u neposrednoj blizini krajnjih korisnika. Najčešće je to samo za jednog korisnika i integrisana je u njegovu energetsku infrastrukutu. Najpogodniji slučaj za distribuiranu kogeneraciju je kada su potrebe električne i toplotne energije ujednačene i konstantne što je u praksi redak slučaj. Ta postrojenja su po pravilu manjih snaga, od par stotina kilovata do par megavata. Za njih su kao gorivo najpogodnija gasovita goriva i mogu se koristiti sve vrste. Što se tiče postrojenja u koriste se gasne turbine i motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Njihove prednosti i nedostaci u konkretnoj situaciji odlučuju o izboru. To zavisi od: vrste goriva, profila opterećenja, veličine konzuma i niza dugih eksploatacionih uslova.
Distribuirana kogeneracija se možegraditi na bazi zadovoljenja električnog konzuma. Nosilac toplotne energijeje najčešće vodena para ili topla voda. Mogu biti istovremeno prisutna i oba nosioca toplote, a moguće je produkte sagorevanja koristiti i direktno u tehnološkom procesu (najtipičniji primer su sušare). To zavisi od konkretnih potreba korisnika. Moguće je rešenje sa zadovoljenjem samo baznog električnog opterećenja. U tom slučaju uopšte nema ili gotovo nema isporuke električne energije u mrežu elektroenergetskog sistema. Nedostajuće količine električne energije se obezbeđuju iz javne mreže.
Distribuirana kogeneracija može biti bazirana i na zadovoljenju toplotnog konzuma. U toj varijanti količina proizvedene električne energije je rezultat uslova rada postrojenja a ne potreba korisnika. Energetski intenzivne tehnologije (kao što su u prehrambenoj, hemijskoj industiji i industriji građevinskog materijala), po pravilu, zahtevaju veće količine toplotne nego električne energije. Ukoliko se, utom slučaju, kogeneraciono postrojenje dimenzioniše prema toplotnom konzumu pojaviće se znatni viškovi električne energije koji se moraju plasirati u javnu mrežu.
Očigledno je da je spregnuta proizvodnja (kogeneracija) istovremeno zavisna od većeg broja tehničkih parametara, pre svih karakteristika konzuma. Takođe, to je i sprega različitih interesa. Dominantni su intersi: korisnika energije, vlasnika prenosne i distributivne električne mreže, elektroenergetskog sistema kao celine, lokalnog stanovništva, regiona i države. Generalno, isprepletani interesi imaju: energetsku i ekološku, ekonomsku, tržišnu, finansijsku, političku, institucionalnu, sociološku, globalnu ali i sve izraženiju lokalnu dimenziju.
2. ENERGETSKA I EKOLOŠKA DIMENZIJA
Kao što se navodi u [1] osnovni prioritet kogeneracije proizilazi iz činjenice da se na taj način štedi primarna energija, izbegavaju se određeni gubici u prenosu energije i redukuje se emisija gasova koji stvaraju efekat staklene bašte. Na ovome se zasniva podrška međunarodne zajednice i promocija kogeneracije kao pogodne tehnologije za prizvodnju električne energije na bazi korisne, potrebne toplotne energije i energije za hlađenje prostora.
Sa slike 1, prema [2], očita je energetska superiornost kogeneracije u odnosu na odvojenu proizvodnju u savremenim postrojenjima gasnih kondenzacionih turbina i kotlova, jer je za zadovoljenje istih energetskih potreba potrebno 40% manje goriva.
a) / b)Slika 1. Senkijev dijagram opconih rešenja (EJ – energetska jedinica)
a) odvojena proizvodnja električne i toplotne energije b) kogeneracija
Kogeneracijom se za približno toliko smanjuje i emisija CO2 što je favorizuje i sa aspekta smanjenja zagađenja atmosfere. Zato je ona pogodno rešenje za obaveze o sniženju emisije gasova koji izazivaju efekat staklene bašteakoje proističu iz Kjoto protokola [3]. Prognozira se da će zbog tog efekta [4], prosečno povišenje temperature na Zemlji do 2010. godine iznositi (1.4 – 5.8) oC. To je najveće povišenje u toku jednog veka od ledenog doba.
Osim toga, toplotna energija iz kogeneracionih postrojenja se može koristiti kao pogonska energija i za istovremeno rashlađivanje prostora primenom absorpcionih čilera. Time se dodatno rasterećuje elektroenergetski sistem. Smanjujuse potrebe za proizvodnjom električne energije, samim tim i korišćenje fosilnih goriva, a redukuje se i emisija gasova.
Zbog toga je Uvropska Unija,u cilju promocije kogeneracije, direktivom 2004/8/EC [1] obavezala svoje članice da identifikuju sav potencijal za korisno zagrevanje i rashlađivanje prostora koji je pogodan za visoko efikasnu kogeneraciju kao i raspoloživa goriva i druge energetske resursekoji mogu biti korišćeni u kogeneraciji. Članice se istovremeno obavezuju da analiziraju barijere koje mogu sprečiti realizaciju nacionalnih potencijala za visoko efikasnu kogeneraciju. Te analize trebaju uzeti u obzir: barijere u pogledu cena i troškova korišćenja goriva, barijere u vezi korišćenja električne mreže, barijere u vezi admistrativnih procedura i barijere u vezi cena energije na međunarodnom tržištu.Ovim se potvrđujei izrazita multidisciplinarnost primene kogeneracije i da tehnički ili energetski opravdana rešenja sama po sebi nisu dovoljna garancija za uspešnu primenu.
3. EKONOMSKA DIMENZIJA
I pored očitih energetskih i ekoloških superiornosti i globalnih pozitivnih efekata korišćenje kogeneracije je vrlo različito. Prema [5], u članicama Evropske Unije najniža zastupljenost kogeneracije u 2000. godini je bila u Islandu i Grčkoj 2.2%, najviša u Danskoj 53% od ukupne proizvodnje električne energije, a prosek 15 članica je iznosio 10%. U takozvanoj „Post Kyoto” eri Evropska Unija je izradila strategiju po kojoj, radi smanjenja emisije gasova koji stvaraju efekat staklene bašte, udeo kogeneracija u Evropskoj Uniji treba da se povisi na 18% u 2010. i 22% u 2020. godini [5].
Suštinski razlozi za ovakvo zatečeno stanje su ekonomske prirode. Postojeći energetski sistemi su koncipirani u vremenu jeftinije energije. Skokovit rast cena energije poslednjih par decenijai povećana svest nužnosti smanjenja emisije štetnih gasova zahtevaju dodatna ulaganja za povišenje energetske efikasnosti i zaštitu atmosfere. Ovo je posebno važno kad nije reč o proširenju energetskih kapaciteta nego revitalizaciji energetske infrastrukture osavremenjavanjem postojećih postrojenja.
Pored neizbežnih investicija za samu gradnju postrojenja ponekad su neophodne i dodatne investicije za prilagođavanje elektroenergetske mreže. Pored fizičkog povezivanja postrojenja sa mrežom, najmanje je neophodno obezbediti njeno dvosmerno funkcionisanje na naponskom nivou povezivanja.
Zbog toga gotovo sve države pribegavaju različitim sistemima podsticaja ugradnje kogeneracionih postrojenja. Najčešće korišćene mere su prema [2] i [6]: cenovni instrumenti, subvencije, direktna finansijska podrška programima, povoljni krediti, podrška pri izboru tehnologije, formiranje kriterijuma za verifikovanje energetske efikasnosti, podstrek taksama (fiskalna politika), podsticajne energetske takse, oslobađanje taksi, politika primene poreza na dodatu vrednost, specifične takse, takse na zaštitu okoline i sl..
Primera radi [6], Danska je subvencijama za gradnju daljinskih sistema grejanja primenom kogeneracionih postrojenja povećala njihov odeo u ukupnom daljinskom grejanju sa 40% 1980. godine na 80% 1999. godine i time pokrila oko 50% ukupnog zagrevanja prostora u poređenju sa 30% 1972. godine. Od 1992. godine kompanije mogu dobiti subvencije do 30% od vrednosti investicije za povećanje energetske efikasnosti uključujući kogeneraciona postrojenja. Rezultat toga je da se broj kogeneracionih postrojenja u industriji za 5 godina (do 1997. godine) povećao za preko 100. Pored toga program obuhvata i izgradnju malih postrojenja, najčešće opsega (0.5 – 10) MWe za ostvrsko snabdevanje manjihkonzumnih celina i institucionalnih zgrada. Time je primena distrubirane kogeneracije u indusrtiji i komunalnoj energeticinakon 1992. godinevidno intenzivirana.
Mađarska je po Sečenji planu iz 1999. godine [6]mobilisala 750 miliona eura za program akcija u oblasti racionalizacije korišćenja energije, a 187 miliona eura za podršku u toku desetogodišnjeg periodakroz povlašćene kredite i nepovratnu pomoć. Cilj je modernizacija sistema daljinskih grejanja i smanjenje troškova grejanja. Akcija obuhvata i podršku povećanja udela kogeneracije. Samo u 2001. godini modernizovano je 28 i izgrađeno 5 novih postrojenja za kogeneraciju. U periodu do 2004. godine izgrađeno je i više stotina distribuiranih kogeneracija, uglavnom gasnih motora,jediničnih snaga oko 1 MWemahom za ostrvsko snabdevanje većih poslovnih i javnih objekta.
Da bi intenzivirala primenu distribuirane kogeneracije mađarska vlada je 1996. godine donela dekret [7] po kome se od prenosnih i distribucionih kompanija zahteva da kupuju električnu energiju proizvedenu iz obnovljivih izvora i malih kogeneracija (0.5 – 20) MWe po garantovanim cenama. Zakonom o električnoj energiji iz 2001. godine koji je stupio na snagu 2003. godine gornja granica je generalno pomerena na 50 MWe, a za male industrijske kogeneracije ograničena do 5 MWe. Time je Mađarska prema [8] dostigla udeo kogeneracije u ukupnoj proizvodnji električne energije od 15.6% u 2004. godini, a planira se da to u 2010. godini bude (20-22)%.
Ključni ekonomskiparametarza primenu kogeneracije, pored visine investicije, je paritet cena električne energije i goriva. Prirodni gas je najpogodnije gorivo za kogeneraciju uopšte, a pogotovu za distribuiranu,pa je odnos lokalnih/regionalnih cena električne energije i prirodnog gasa pored visine investicija odlučujuća ekonomska pokretačka snaga za primenu ovih sistema. Autori [9 - 12] ukazuju na dugogodišnji disparitet ovih cena kod nas na štetu cene električne energije kaonajvažniju ekonomsku prepreku za intenzivniju gradnju kogeneracija. Ionako mali broj kogeneracionih postrojenja u našoj industriji i komunalnoj energetici radi samo u nuždi, jer im disparitet cena ne omogućava rentabilan rad.
U radu [9] je na bazi analize realnih ostvarenih cena energije u većem broju preduzeća iz prehrambene, hemijske i industrije građevinskog materijala u Vojvdini pokazano da je prosečni odnos cena elekrtične energije i prirodnog gasa u ovim preduzećima iznosio: krajem 2001. godine približno 1 da bi sa blagim rastom krajem 2003. godine to bilo 1.60. Već tada je određen broj preduzeća ispunjavao milimalan paritet cena 3.5 [9] koji garantuje kakvu takvu ekonomsku isplativost investiranja u distribuiranu kogeneracije. U radu [13] konstatuje se tokom 2004. i u prvom polugodištu 2005. godine promena pariteta na 1.57 i zaustavljanje trenda njegovog porasta. Poređenja radi,prema podacima iz [11], paritet ovih cena u industriji u 2001. godini iznosio je u: Španiji 3.91, Švajcarskoj 4.08, Češkoj, 4.56, Mađarskoj 5.33, Holandiji 5.50, Engleskoj 5.80 i Turskoj 6.60.
3. BARIJERE ZA PRIMENU DISTRIBUIRANE KOGENERACIJE
Prema analizama urađenim u Evropskoj Uniji [15] prepreke za primenu kogeneracije mogu imati: tehničku, tržišno-finansijsku, političku i institucionalnu, socijalnu i ekološku dimenziju. Svaka od ovih dimenzija ima čitav niz pojedinačnih barijera.One moraju biti lokalno i regionalno sagledane i proučene azakonskom i podzakonskom regulativom treba se stvoriti povoljno političko okruženjeza njihovo otklanjanje u cilju ospešne primeni distribuirane kogeneracije.
Prema [16], ključne barijere za primenu distribuirane kogeneracije su povezivanje u sistem, ekonomski i zakodavni aspekti. Suština aspekta povezivanja je u obezbeđivanju slobodnog reverzibilnog protoka energije, zaštita i kontrola. Ekonomski aspekt čine: liberalizacija tržišta, odnosno ravnopravna utakmica svih resursa, činjenica da je razvoj distribuirane kogeneracije u početnoj fazi te se očekuje pad cena ovih postrojenja, distribuirana kogeneracija redukuje emisiju štetnih gasova i obezbeđuje fleksibilnost u radu, fer utakmica sa centralizovanim sistemima, to su mala postrojenja i ne mogu sa sigurnošću računati sa duguročnim povoljnim ugovorima za nabavku goriva i prodaju energije, velik broj malih troškova opterećuje ova postrojenja. Zakonodavni aspekt je uglavnom dvojak i dijametralan. Jedni zakoni su vrlo afirmativni a drugi su sa negativnim uticajima.
Zbog toga Evropska Unija insistira na harmonizaciji svih akata i otklanjanju barijera za intenzivnu primenu distribuirane kogeneracije [15]. Sve aktivnosti za otklanjanje barijera u primeni distribuirane kogeneracije su svrstane u kategorije: povezivanje i certifikacija, razvoj tehnologija i demonstracija, komercijalizacija rešenja i uloga tržišta igeneralna politička rešenja. Pojedinačne akcije su predviđene za realizaciju terminskim planom za period (2004. – 2008.) godina radi stvaranja jednoznačno povoljnog okruženja za intenzivnu realizaciju.
Očigledan je ogroman značaj energetske politike za otklanjanje barijera i stvaranje povoljnog okruženja za primenu distribuirane kogeneracije i zauzimanje mesta koje joj sa energetskog i ekološkogstanovišta pripada.
3.1 Naša sadašnjost
Usvajanjem Zakona o energetici [16] i Strategije razvoja energetike [17] stvoreni su početni uslovi i za primenu distribuirane kogeneracije. Međutim tek dobrim osmišljavanjem izradom i usvajanjem podzakonskih akata stvoriće se potpuno povoljno okruženje za primenu distribuirane kogeneracije. Takođepredstoji i rešenje dispariteta cena električne energije i prirodnog gasa kao jedne od sada najznačajnijih prepreka. Naša država je potpisivanjem Atinskog memoranduma 2002. i 2003. godine [18] i [19] postala deo regionalnog tržišta energije i prihvatila sve obaveze koje iz toga slede. Potpisnice su saglasne da uspostave pravila i ciljeve koji će nastojati da ustanove integrisano regionalno tržište energije u Jugoistočnoj Evropi do 2005. godine i progresivno osiguraju njegovo integrisanje u evropsko tržište energije. To podrazumeva i preuzimanje obaveza iz svih akata koje se odnose na distribuiranu kogeneraciju uključiv promociju kogeneracije [20] prekogranični promet električne energije [21] i sl..
3. ZAKLJUČAK
Tehnička, energetska i ekološka svrsishodnost primene distribuirane kogeneracije zavisi prvenstveno od postojanja potencijala za to, kvalitetnog električnog i toplotnog konzuma. To podrazumeva određene kapacitete ali i zadovoljavajući profil opterećenja korisnika energije.
Ekonomska opravdanost suštinski zavisi od visine investicije i količine proizvedene energije ali odlučujući parametar za valorizaicju uloženog kapitala i atraktivnost investiranja je paritet cena električne energije i goriva, u ovom slučaju prirodnog gasa.
Ukoliko su ispunjena oba prethodna uslova bez plodnog političkog okruženja realizacija je ugrožena velikim brojem barijera vrlo različitog porekla. Zbog toga je uloga politike možda i odlučujuća. Stvaranjem pogodnog regulatornog okvira za izgradnju postrojenja distribuirane kogeneracije stvoriće se uslovi za neutralizaciju nepovoljnih uticaja barijera, ali otići i korak dalje,formiranje mehanizama podrške za primenu ove dokazano energetski efikasne i nesumnjivo ekološki superiorne tehnologije.
REFERENCE
[1]Directive 2004/8/EC of The European Parlament and of The Council of 11th February 2004 on the Promotion of Cogeneration Based on a Useful Heat Demand in the Internal Energy Market and Amanding Directive 92/42EEC, Official Journal of the European Union L52/50, 21.2.2004, Brussels, 2002
[2]Ot holoda k teplu - politika v sfere teplosnabzheniya v stranah s perehodnoy ekonomikoy, International Energy Agency, Paris, 2004
[3]Kyoto protokol to teh United Nations Framework Convention on Climate Change – Decleration, Official Journal of the European Union L 130, 15/05/2002/ P. 0004 – 0020, Brussels, 2002
[4]Soffe P., Medina S., Constantinescu T. Sorensen E.: Carbon Trading and Energy Efficiency - Integrating Energy Efficiency and Enviromental Policies, Energy Charter Secretariat, Brussels 2005
[5]Loffler P.: Cogeneration Examples and Experiances in Europe, and their links to ASEAN, ASEAN Cogeneration Forum and Study Tour, Kuala Lumpur, Malaysia, October 19th, 2004
[6]Bernard J., Constantinescu T. Sorensen E.: Investing in Energy Efficiency – Removing the Barriers, Energy Charter Secretariat, Brussels 2005
[7]Energy Policies in IEA Countries – Hungary Rewiev 2003, International Energy Agency, Paris, 2003
[8]Loffler P.: National Cogeneration Policy in Europe, ASEAN Cogeneration Forum and Study Tour, Kuala Lumpur, Malaysia, October 19th, 2004
[9]Gvoizdenac D. D., Marić P. M., Petrović R. J.: Sadašnja potrošnja energije i perspektive uvođenja modernih tehnologija u industriji i komunalnoj energetici Vojvodine, Fakultet tehničkih nauka Novi Sad, 2004., Novi Sad
[10]Petrović R. J., Bašić S., Đ., Gvozdenac D. D., Gvozdenac D. B.: Mogućnost primene gasnih motora za spregnutu proizvodnju električne i toplotne energije u industriji - primer iz prehrambene industrije – Industrijska energetika 2004., Donji Milanovac, 28. septembar – 01. oktobar, 2004. Donji MIlanovac, RI-04
[11]Petrović R. J., Gvozdenac D. D., Gvozdenac D. B.: Cogeneration potential and its future prospects in the Provine of Vojvodina, ICEE Novi Sad 2004 PSU-UNS International Conference on Energy and Enviroment,, May, 18-20 2005, Novi Sad
[12]Bašić S. Đ. i drugi: Mogućnosti korišćenja energetskog potencijala geotermalnih voda u Vojvodini, Fakultet tehničkih nauka Novi Sad, 2005., Novi Sad
[13]Petrović J., Gvozdenac D.: Distribuirana kogeneracija električne energije ugradnjom kogenracionih postrojenja, II evropska konferencija dunavskih gradova i regija, Novi Sad, 27-29 septembar 2005.
[14]Jorsss W.: Barriers and Success Factors for Decentralised Generation in the EU, Words Energy Statistics 2005, Cogen Europe, Brussels, 2002
[15]Roadmaping of the Paths for the Introduction of Distributed Generation in Europe, Altener, 2004
[16]Zakon o energetici, Službeni glasnik RS broj 84/004., Beograd
[17]Strategija razvoja energetike Srbije do 2015. godine, Službeni glasnik RS broj 44/05., Beograd,
[18]Memorandum of Understanding on the Regional Electricity Market in Sout East Europe and its Integration into the European Community Internal Electricity Market – The Athens Memorandum 2002, Athens 2002
[19]Memorandum of Understanding on the Regional Energy Market in Sout East Europe and its Integration into the European Community Internal Energy Market – The Athens Memorandum 2003, Athens 2003
[20]Comunication from the Commision to the Council and the European Parliament A comunity strategy to promote combined heat and power (CHP) and to dismantle barriers to its development, European Comission, Brussels, 15.10.97., COM(97) 514 final
[21]Regulation (EC) No 1228/2003 of the European Parlament and of the Council of 26 June 2003 on conditions for access to the network for croos-border exchanges in electricity, Official Journal of the European Union L 176/1, 15/07/2003/ P. 0001 – 0010, Brussels, 2003