Відгук учасника Польсько–українського освітного проекту «Відновлювальна енергетика як засіб збереження природних ресурсів»

В`ячеслав Шипоша, студент 3 курсу

інженерно-технологічного факультету

Полтавська державна аграрна академія

Відгук учасника Польсько–українського освітного проекту «Відновлювальна енергетика як засіб збереження природних ресурсів», 23 лютого – 2 березня 2011 року

Як напевно для кожної людини поїздка за кордон це окремий лист в її житті, так і для мене вражень більш ніж достатньо. Оскільки це перша моя поїздка за кордон, то враження переповнюють, хотілося хоча б коротко поділитися ними.

По приїзді в аеропорт Катовіце на нас вже чекали польські колеги та студенти. Дві години дороги по зразковим польським дорогам і ми вже в Кракові. Поселили нас в інтернаті, що при Об`єднанні шкіл електричних №1 міста Кракова. Все це відбувалося на високому організаційному рівні, за що спасибі польській стороні.

Вже наступного ранку, після сніданку, на нас вже чекав автобус для поїздки на екскурсію до Гідроелектростанції та геотермальних джерел. Взагалі хочу відмітити, що кожного дня на нас чекали цікаві наукові заходи та екскурсії, про які я хотів би розповісти нижче.

У перший день, подолавши не малу відстань і отримавши відповідний дозвіл від адміністрації, ми дісталися до першого нашого об’єкту – Гідроелектростанції Ніджица (Nidzica). Бачені раніше мною станції були незрівнянними з цією, адже масштаби і сама технологія дійсно вражали!

По приїзду на нас очікував один з інженерів цієї станції, котрий ї запропонував провести нам екскурсію. Командний пункт має в своєму розпорядженні 360 кімнат. У зв`язку із великим рівнем автоматизації, там працює рекордно мала кількість персоналу (під час нашого перебування я побачив лише декілька операторів і охоронця).

Станція має верхнє та нижні озера. Верхнє озеро – 20 км довжиною і 1,5 км шириною. Найбільша глибина озера становить 52 м, загальний об’єм 230 млн. м. Нижнє озеро має об’єм в 10,5 млн. м і на ньому розташовані ще два додаткових генератори. Саме озеро впадає в р. Білий Дунаець.

Досить цікаву історію нам розповіли про будівництво самої станції. Будували її близько 24-х років. Пов’язано було це з державною політикою, оскільки в той час усі засоби були спрямовані на будівництво металургійного комбінату, а зведення станції загальмувалось. Але згодом будівництво все ж таки було відновлене. Якщо порівняти із рівнем розвитку сучасних технологій, то таку станцію можна було б побудувати за три роки.

Під час будівництва інженерам довелося вирішити низку проблем щодо створення верхнього озера. Так як планувалося затопити велику за площею територію, довелося переселити три села, а це, ні багато ні мало, – 540 будинків. Ще однією з проблем було укріплення дамби та замку, що знаходяться поблизу до озера.

Цю проблему було вирішено досить цікавим чином: в основі дамби та замку було просвердлені отвори радіусом 12 см., довжиною 50 м, з інтервалом в півметра. Загальна кількість отворів становить 800 од. Отвори залили бетоном під тиском 160 атм.

Сама робота станції полягає в тому, що за рахунок різниці висоти озер відбувається падіння води, котра обертає 2 гідротурбіни. Турбіни мають велику потужність (по 45 Мвт кожна). Турбіни працюють лише по чотири години на день, це пов’язано з їхньою великою пропускною здатністю. Якщо б шлюзи були відриті весь час, то відбулося б спустошення верхнього озера ( для порівняння пропускна здатність шлюзів складає 120 тис.л/с., а сама ріка може видавати лише 8 тис.л/с.)

Верхнє озеро служить як гідроакумулятор, максимальний рівень води у ньому складає 534,5 м, а мінімальний відповідно 529 м. В нижньому озері максимально допустиме значення води складає 488,5 м, а мінімальне 482 м.

Як було сказано вище, на станції мінімалізовано людське втручання – всі фільтри, захисні грати та інше допоміжне обладнання очищаються автоматично. Для прикладу на нижній станції при забрудненні очищаючої решітки потупає сигнал командний пункт і спеціальним приладами проводиться її очистка.

Розповіли нам про ще одну досить цікаву технологію. Відомо, що в нічний час електроенергія є дешевшою, ніж в світлу пору доби. І цим фактом скористалися інженери станції таким чином: вночі коли енергоресурси дешеві вони включають генератори в реверсивному напрямку, вони працюють як помпи і закачують воду до верхнього озера, а вдень цей набраний рівень води використовують для вироблення знову ж таки електроенергії.

Ця ГЕС забезпечує 4% від потрібностей в електроенергії м. Кракова і має зелений сертифікат.

Наступним етапом нашої подорожі було відвідування джерела термальної води. Про це джерело я чув вже давно, й от випала можливість поглянути на нього власними очима.

Джерело було знайдено випадково – при бурінні свердловини для нафти. Шукали одне джерело енергії, а на глибині 3242 м, не очікувано наштовхнулись на інше – термальні води.

Під час досліджень було виявлено, що глибинна вода, знаходячись в порах земних порід, досить інтенсивно нагрівається. Цим явищем і вирішили скористатися польські інженери, поблизу цього джерела вони побудували окреме приміщення з відповідним обладнанням для подальшої обробки цієї води. Будівництво станції було розпочато у 1993 році, а з 2002 року вона виробляє тепло (продуктивність в 550 м/год). Майже 15 років пішло на те, щоб отримувати дохід від цієї справи. Вартість інвестицій складала 250 млн. євро, 60% відсотків від цієї суми було отримано у якості дофінансування від ЄС. Для прикладу тільки одна труба, котра була проведена до сусіда, була виготовлена із спеціальної корозостійкої сталі і обійшлася в 800 тис. доларів. Користувачами цієї води є жителі кількох найближчих сіл та містечка Закопане (близько 60% будівель у цьому містечку обігрівається за рахунок геотермальної енергії). Сумарно це складає близько 1500 приватних будинків та громадських об`єктів. Ціна за один ГДж складає 44 злотих (1 злотий = 2.8 гривні). Систему побудовано таким чином, що чим більші обсяги споживання, тим дешевша ціна за одиницю енергії. Найвіддаленіший споживач знаходиться на відстані 17 км від джерела. На магістралі є три підкачувальні станції. Висота найвищого споживача сягає 260 м у порівнянні до рівня самої станції, різниця тисків складає 16-26 атм.

Якщо ж морози досить великі і спроможностей цієї станції не вистачає, використовують котельню для догріву, в котрій є два котли на мазуті, потужністю по 11 мВт, та один газовий, потужністю в 16 мВт.

Температура зворотньої води – близько 60 °С, втрати енергії на теплотрасі – 2-3°С.

Протягом року з цього джерела видобувається близько 3 млн. м води. Оскільки ця вода є досить агресивною (на фото можна побачити, як вода сприяє корозії металлу) її напряму не використовують. Для передачі тепла з термальної води до вжиткової води були використані теплообмінники. Потенціал усієї маси термальної води становить 41 МВт, а дійсний потенціал складає лише 17 МВт . Вода з джерела температурою в 86 °С потрапляє в 5 теплообмінників, де, після теплообміну, вона охолоджується. Близько 2/3 цієї води закачується назад на глибину близько 2000 тис.м. Частина води скидається у р. Білий Дунаець у розрахунку не більше 4% від загального вмісту води, й температурою 35°С влітку та 32°С взимку.

Керівництво станції кожного року сплачує податки в розмірі 2.5 млн. злотих, ці кошти спрямовуються в декілька селищних рад.

Зеленого сертифікату на вироблення теплової енергії вони не мають, але вони мають зелений тариф на вироблену електроенергію, а різницю використання СО вони продають (торгівля емісіями СО2) і таким чином отримують додатковий дохід.

На третій день нас запросили до школи, де ми майже півдня навчалися спаювати та термічно з’єднувати монтажні трубки, збирати сонячні колектори, монтувати їх та ще багато цікавого.

Наступного дня ми відправились до одного з центрів, де реалізовують обладнання для отримання енергії з по відновлювальних джерел. Там спеціалісти нам розповіли про етапи монтажу, деякі моменти щодо придбання обладнання в Польщі.

Наприклад там ціна колектора складає 1000-2000 злотих. Система під ключ буде коштувати 10-12 тис.зл. Окупність такої системи без до фінансування складає 15 років. Держава та ЄС сприяють розвитку альтернативної енергетики, з спеціальних фондів-донаторів можна отримати компенсацію до 45%, що значно скорочує період окупності. Ці системи майже не потребують обслуговування, лише раз на три роки бажано замінювати теплоносій, в загальному це обійдеться в 300-400 зл.

Наступним нашим пунктом для дослідження було міське сміттєзвалище. Воно спеціалізується на виробленні біогазу з побутових відходів. Це звалище існує з 1974 року. Розташоване воно на колишньому родовищі солі. Тут щороку переробляється 200 тис. т комунальних відходів, з яких 10 тис.т йде на виготовлення компосту (органічні відходи), 2 тис. йде на сортування та вторинну переробку, усі інше – захороняється.

На першому етапі нам було показано макети баків для збору сміття (в Кракові практикують роздільне збирання сміття), та продукцію котру можна виготовити з відходів. Сам процес проходить у такій послідовності: автомобіль зважується – вивантажується – далі спеціальним котком вагою в 32 тонни сміття розбивається, після чого пересипається шаром ґрунту (для запобігання рознесенню сміття вітром чи птахами, зменшення запахів, а також для підсилення метаболічних процесів, за рахунок яких виробляється біогаз). Далі машина зважується знову і, якщо це відбувається влітку, то вона обов’язково йде на стерилізацію.

Окремим видом діяльності сміттєпереробного підприємства є виготовлення компосту. Цей процес відбувається в такій послідовності: органічні відходи розміщуються у спеціальні контейнери, де із додаванням спеціальних мікроорганізмів, а також з дотриманням спеціальних умов щодо температури та аерації, відбувається процес компостування. Через два тижні все висипається на відкриту поверхню призмою до 2 м у висоту. Раз на тиждень спеціальною технікою цю призму перевертають (8-10 раз), отриманий компост використовується для удобрення квітників у м. Краків.

Ще одним важливим видом діяльності є отримання й переробка біогазу. Процес вироблення біогазу є наступним. Спочатку для видобування біогазу почав використовуватися перший майданчик сміттєзвалища, законсервований ще з 1995 року. У закритому шаром землі сховищі відходів, пробурили кілька отворів та встановили там систему труб для збирання біогазу. Труби, які там прокладено, мають діаметр 1 м. Цей газ використовували для отримання теплової енергії.

З 1998 року крім з теплової енергії почали виробляти й електричну, вже з використанням двох законсервованих сміттєсховищ.

Третім етапом розвитку стала принципово нова технологія обладнання третього майданчика для складування й захоронення сміття. Нижню частина його було вкрито спеціальною прослойкою, щоб небезпечні рідини не потрапили в ґрунтові води. Тут труби для збирання біогазу почали закладати від початку експлуатації полігону, тобто від самого дна. Продуктивність установки вироблення біогазу становить 600 м/год, що складає 4,5 млн. м на рік.

Важливим елементом біогазу є метан. Його частка повинна становити не менше 40% від загального об’єму.

Підприємство, що утримує сміттєзвалище, частину електроенергії, отриманої при спалюванні з біогазу, використовує для власних потреб, а частину відправляє в загальну мережу.

Станція має чотири блоки для перетворення потенційної енергії біогазу на електричну енергію з яких 2 є восьмициліндровими й мають потужність 250 кВт/год кожен. Збудовані вони були в 1998 році. Третій блок BL 3 є також 8-ми циліндровий, але має дещо більшу потужність, яка складає 360 кВт /год. Цей блок був запущений у експлуатацію у 2002 році. Найновішим генератором є BL 4, він був запущений у 2009 році, й є 12-ти циліндровим, має потужність 450 кВт/год. Сумарна потужність усіх блоків складає 1.340 мВт.

Кожні 12 тис. год. на цих генераторних станціях проводиться технічне обслуговування.

Ця станція має зелений тариф на вироблену електроенергію і також має додаткові доходи з продажів емісій СО2. Тариф за вироблену електроенергію становить 150 злотих за 1 мВт.

Заключним, і як на мене найцікавішим етапом нашої подорожі, було відвідування теплоелектростанції.

Дійсно, об’єми виробництва вражали, адже ця ТЕЦ на 70% забезпечує тепловою та електроенергією місто Краків. Там працює 450 осіб, в одну зміну – 60. За годину тут спалюють 200 тонн сировини, з якої 10% складає біомаса. Загальна довжина теплотрас сягає 900 км.

Збудована вона була в 1976 році, згодом її модернізували. Головною функцією цієї ТЕЦ є забезпечення міста гарячою водою. Користуючись водними ресурсами річок Білуги та Вісли. Станція очищає воду для власних потреб з розрахунку 11 тис. м рік.

Вода потрапляє в три баки загальною ємністю в 6 тис.м (два баки по 1 тис. м та один 4 тис. м). Далі в акселяторі вода деіонізується та очищається від вапна та коагулята, важкі домішки випадають вниз, а очищена вода піднімається вгору і називається вона декарбоналізована (декарбоналізована вода, це вода високої якості що використовується в котлах). Нагріта в котлах вода температурою 92°С по магістралях йде до споживача. Температура зворотної води складає 56 °С.

Далі нам показали, як можна використовувати біомасу для отримування енергії.

На цій ТЕЦ є два способи спалення біомаси:

1) шляхом змішування біомаси з вугіллям у відношенні 13%;

2) безпосереднє спалювання біомаси в спеціалізованих котлах.

Іншим завданням є вироблення електроенергії шляхом спалювання твердої сировини. Ця станція має чотири генератори потужністю 86 мВт кожен, котрі приводяться в дію від парових турбін.

На останок хотілось би подякувати адміністрації Об`єднання шкіл електричних №1 міста Краків та особисто професору Ришарду Титко за гостинність, працівникам Посольства Республіки Польша в Україні за сприяння в отриманні віз, ректорату Полтавської державної аграрної академії, декану інженерно-технологічного факультету та особисто професору Калініченко Антоніні Володимирівні за організацію програми польсько-українських студентських обмінів. Ця подорож була важливим етапом мого життя, адже саме так здобуваються безцінні знання та навики майбутнього інженера.