Sierpień 2024, Numer 8 (842)
SPIS TREŚCI
BIULETYN INSTYTUTU ENERGETYKI – PAŃSTWOWEGO INSTYTUTU BADAWCZEGO
Jarosław Hercog
Wykorzystanie w przemyśle cyklów termochemicznego rozkładu wody w produkcji niskoemisyjnego wodoru
Krzysztof Jagiełło, Piotr Jóźwiak, Sławomir Chemicz, Beata Glot, Aleksandra Koprowska, Tomasz Derdak, Szymon Wiatr, Arkadiusz Baran
Stanowisko do badań procesu spalania w skali ćwierćtechnicznej.
Palniki wodorowe – pierwsze doświadczenia eksploatacyjne
Stanisław Kiszło
Ograniczenie stosowania gazu SF6 w energetyce – izolacje alternatywne dla gazu SF6 w aparaturze łączeniowej
Grzegorz Nehring, Bartosz Świątkowski, Krzysztof Jagiełło
Możliwości wytwarzania witryfikatu popiołowego z energetyki zawodowej na stanowisku półtechnicznym w skali 1 MWth i sprawdzanie jego przydatności do celów gospodarczych
Adam Babś, Tomasz Samotyjak
Wyznaczanie długotrwałej obciążalności prądowej linii napowietrznych na podstawie długookresowych pomiarów warunków pogodowych
Bartosz Świątkowski
Konwersja kotłów ciepłowniczych na paliwa zdekarbonizowane
ENERGETYKA I PRODUCENCI
Konrad Kurek, Piotr Ligas, Łukasz Grzesiak, Tomasz Kawała
Spawanie zrobotyzowane konstrukcji wielkogabarytowych ze stali drobnoziarnistych S690QL i S960QL
Jerzy Janczyszyn
Potencjał fotowoltaiki dla średnich i dużych miast w Polsce
ELEKTROENERGETYCY POLSCY
Bogumił Dudek, Jacek Wańkowicz
Prof. dr inż. Marek Jaczewski (1926 – 2017) – elektroenergetyk, długoletni dyrektor Instytutu Energetyki, a także harcerz i żeglarz
Bogumił Dudek
Czasy harcerskie Marka Jaczewskiego
Jerzy Dąbrowski
Pasje żeglarskie Marka Jaczewskiego przeplatane zawodowymi – wspomnienie Jerzego Dąbrowskiego
Bogumił Dudek
Patron energetyków i medialny Auschwitz
LEKTURA PONADOBOWIĄZKOWA…
Bogumił Dudek
Kryzys klimatyczny?
STRESZCZENIA
Jarosław Hercog
Wykorzystanie w przemyśle cyklów termochemicznego rozkładu wody w produkcji niskoemisyjnego wodoru
W artykule porównano trzy najbardziej obiecujące cykle termochemicznego rozkładu wody do produkcji niskoemisyjnego wodoru, które wykazują potencjalne zastosowanie w procesach przemysłowych. Cykle te charakteryzują się wysoką sprawnością energetyczną produkcji wodoru, stosunkowo niskimi kosztami produkcji wodoru, a dodatkowo wykazują dużą elastyczność w wykorzystaniu energii elektrycznej i ciepła w procesach rozkładu wody. Wyzwaniami we wdrożeniu tych rozwiązań są stosunkowo niewielka dojrzałość technologiczna, korozja materiałów oraz optymalizacja procesów.
Krzysztof Jagiełło, Piotr Jóźwiak, Sławomir Chemicz, Beata Glot, Aleksandra Koprowska, Tomasz Derdak, Szymon Wiatr, Arkadiusz Baran
Stanowisko do badań procesu spalania w skali ćwierćtechnicznej. Palniki wodorowe – pierwsze doświadczenia eksploatacyjne
W artykule przedstawiono pierwsze doświadczenia eksploatacyjne z badań palnika o mocy 150 kW spalającego wodór z powietrzem wzbogaconym w tlen, zaprojektowanego przez Instytut Energetyki – Państwowy Instytut Badawczy. Badania palnika przeprowadzono na specjalnie dostosowanym do tego celu stanowisku do badań procesów spalania w skali ćwierćtechnicznej. Wodór jest perspektywicznym nośnikiem energii, który pozwala na magazynowanie nadwyżek energii generowanych przez odnawialne źródła oraz umożliwia stabilizację sieci energetycznej. Jako paliwo, wodór spalany z tlenem osiąga wysokie temperatury płomienia, a powstające spaliny pozbawione są sadzy i związków węgla. W artykule przedstawiono pierwsze doświadczenia eksploatacyjne z badań palnika o mocy 150 kW, spalającego wodór z powietrzem wzbogaconym w tlen. Parametry pracy palnika zostały zweryfikowane na stanowisku testowym o mocy 0,5 MW, które zostało odpowiednio przystosowane do dostarczania paliwa i tlenu umożliwiając czterogodzinną analizę nominalnej pracy palnika. Dodatkowo, stanowisko zostało zmodyfikowane w celu umożliwienia dostarczania azotu oraz testowania palników o nowych wymiarach. Po serii eksperymentów zoptymalizowano warunki pracy palnika, w tym przepływy paliwa i utleniacza, tak aby uzyskać pożądane warunki temperaturowe. Przeprowadzone badania pozwoliły na zebranie doświadczeń eksploatacyjnych związanych z pracą palnika w ekstremalnych warunkach wewnątrz komory, wynikających ze spalania rozważanego paliwa.
Stanisław Kiszło
Ograniczenie stosowania gazu SF6 w energetyce – izolacje alternatywne dla gazu SF6 w aparaturze łączeniowej
W pierwszej części artykułu przedstawiono podstawy prawne i podjęte działania Parlamentu Europejskiego i Rady Europy w zakresie sukcesywnego ograniczenia stosowania urządzeń z fluorowanymi gazami izolacyjnymi. W drugiej części artykułu opisano aparaturę łączeniową SN i WN z zastosowaniem gazu SF6 i alternatywnych technologii izolacyjnych, a w trzeciej przedstawiono przykłady łączników SN w izolacji gazowej i próżni. Opisano prace badawcze prowadzone w Polsce w zakresie wyłączników i rozłączników SN z zastosowaniem komór próżniowych.
Grzegorz Nehring, Bartosz Świątkowski, Krzysztof Jagiełło
Możliwości wytwarzania witryfikatu popiołowego z energetyki zawodowej na stanowisku półtechnicznym w skali 1 MWth i sprawdzanie jego przydatności do celów gospodarczych
Energetyka zawodowa w Polsce wytwarza rocznie ok. 20 mln ton ubocznych produktów spalania (UPS), z czego zagospodarowywanych jest blisko 76%. Stosuje się je do produkcji betonu towarowego, w drogownictwie, górnictwie, do produkcji gipsu i cementu, rekultywacji terenów oraz w ceramice. Instytut Energetyki – Państwowy Instytut Badawczy prowadzi badania nad produkcją witryfikatów z popiołu energetycznego, które mogłyby konkurować z kruszywami naturalnymi. Produkcja witryfikatów z popiołów energetycznych może być opłacalna w połączeniu z produkcją energii oraz kosztami uniknięcia składowania. Witryfikacja, stosowana do utylizacji niebezpiecznych odpadów, może być ekonomicznie uzasadniona także dla UPS, zwłaszcza w kontekście nowych regulacji dotyczących emisji CO2 i gospodarki obiegu zamkniętego: dyrektywa ETS2 (od 01.01.2027 również transport i budownictwo); rozporządzenie CPR2 z dnia 30.02.2022 r. W Instytucie Energetyki – Państwowym Instytucie Badawczym prowadzono badania nad produkcją witryfikatu na stanowisku półtechnicznym o mocy 1 MWth. Osiągnięto efektywność instalacji na poziomie 38,8% dla stosunkowo małego reaktora i krótkiego czasu eksperymentu. Witryfikat uzyskany w testach wykazał wysoką obojętność środowiskową oraz dobrą wytrzymałość, spełniając normy dla kruszyw do betonu konstrukcyjnego: próba „Los Angeles” – LA = 23; wytrzymałość na miażdżenie – Xr = 19,8%. Wykazano opłacalność budowy instalacji z komorą do ciekłego odprowadzania żużla o mocy 40 MW współpracującą z kotłem energetycznym, przy przychodzie skumulowanym powyżej 150 zł/Mg witryfikatu oraz czasie zwrotu wynoszącym 5,5 roku od momentu uruchomienia produkcji, co czyni tę technologię atrakcyjną alternatywą dla składowania ubocznych produktów spalania.
Adam Babś, Tomasz Samotyjak
Wyznaczanie długotrwałej obciążalności prądowej linii napowietrznych na podstawie długookresowych pomiarów warunków pogodowych
W artykule opisano sposób wyznaczania długotrwałej obciążalności prądowej (Id) dla linii napowietrznych 110 kV o różnych średnicach przewodów i różnej temperaturze projektowej linii. Kryterium wyznaczenia Id jest dotrzymanie normatywnej odległości przewodów do obiektów krzyżowanych, a nie, jak w dotychczasowej praktyce, temperatura projektowa linii. Opisana metoda zakłada wyznaczanie przepustowości indywidualnie dla każdej linii, przy wykorzystaniu danych z audytu linii oraz znajomości lokalizacji stacji pomiarowych warunków pogodowych. Podstawą do wyznaczenia Id są dane pomiarowe warunków atmosferycznych wzdłuż linii 110 kV, rejestrowane co 15 minut przez kilka lat oraz mierzone co 15 minut obciążenie tych linii. Przyjęcie proponowanej metody wyznaczania Id i wykorzystanie tych wartości w analizach rozpływów mocy wykonywanych w ramach analizy wpływu źródeł wytwórczych na system elektroenergetyczny powinno znacząco zmniejszyć liczbę odmów przyłączenia źródeł wytwórczych OZE z powodów technicznych, głównie ze względu na niewystarczającą przepustowość linii.
Bartosz Świątkowski
Konwersja kotłów ciepłowniczych na paliwa zdekarbonizowane
Transformacja polskiego sektora ciepłownictwa jest nieunikniona i konieczna dla realizacji celów klimatycznych oraz zgodności z regulacjami unijnymi. Będzie to jednak proces bardzo kosztowny i rozłożony na wiele lat. W artykule przedstawiono możliwości i korzyści wynikające z konwersji kotłów ciepłowniczych na paliwa zdekarbonizowane jako jednego z możliwych i atrakcyjnych finansowo etapów procesu transformacji. Omówiono konkretne studia przypadków konwersji, które mogą przynieść znaczne oszczędności inwestycyjne i operacyjne. Konwersja kotłów ciepłowniczych na paliwa zdekarbonizowane nie tylko obniża koszty transformacji, ale również przyczynia się do poprawy efektywności energetycznej i może być istotnym elementem zrównoważonego rozwoju energetycznego w Polsce.
Jerzy Janczyszyn
Potencjał fotowoltaiki dla średnich i dużych miast w Polsce
W artykule podjęto próbę oceny przydatności energii słonecznej do pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną średnich i dużych miast w Polsce za pomocą paneli fotowoltaicznych. Energia słoneczna nie dociera do powierzchni ziemi przez całą dobę i tylko w niewielkim stopniu zimą. Można ją przekształcić w energię elektryczną i przechowywać w bateriach, ale tylko przez kilka godzin. Przykładowo dla Krakowa obliczono średnią dobową wydajność i niezbędną powierzchnię paneli fotowoltaicznych, aby pokryć zapotrzebowanie miasta w okresie zimowym, kiedy zapotrzebowanie jest największe. Powierzchnia paneli w grudniu uzyskana dwoma sposobami wyniosłaby 43 i 64 km2. Porównanie z wdrożonymi elektrowniami małej mocy pokazuje, że może to być nawet kilkaset km2. Uznano, że obszar tego rzędu jest praktycznie nierealny w mieście, a nawet w jego sąsiedztwie. W rezultacie stwierdzono, że energia jądrowa pozostaje jedyną możliwością zapewnienia niezbędnej energii elektrycznej i ciepła, przy całkowitej rezygnacji z paliw kopalnych. To ostatnie wynika z konieczności ochrony klimatu i zapewnienia rentowności. W praktyce może to być elektrociepłownia magazynująca ciepło od lata do zimy w dużym magazynie ciepła.
