Οικονομικά οφέλη από την καύση βιομάζας

Παράδειγμα Α.

 

ΓΕΝΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ

 

Η εν συνεχεία ανάλυση αποσκοπεί στην κατάδειξη του οικονομικού οφέλους από την αντικατάσταση του συνήθους χρησιμοποιούμενου καυσίμου στη βιομηχανία (μαζούτ χαμηλού θείου) με βιομάζα.

Θεωρούμε μια βιομηχανική μονάδα η οποία λειτουργεί σε 3 βάρδιες (24h/day) για 250 ημέρες το χρόνο.

Στη μονάδα υπάρχει εγκατεστημένος ατμολέβητας παραγωγής κορεσμένου ατμού με τα παρακάτω χαρακτηριστικά:

Ατμοπαραγωγική ικανότητα: 12.000kg/h

Πίεση λειτουργίας: 10 barg

Χρησιμοποιούμενο καύσιμο: Μαζούτ 3500 χαμηλού θείου

Θερμογόνος δύναμη καυσίμου: 9.600 kcal/kg

Ολικός βαθμός ατμοπαραγωγού: 90%

Ώρες λειτουργίας (*): 6.000 h ανά έτος

Κόστος καυσίμου: 680 € / tn

 

(*) Ο αριθμός ωρών λειτουργίας ανά έτος προκύπτει ως το γινόμενο των ωρών λειτουργίας ανά ημέρα επί τον αριθμό των ημερών λειτουργίας ανά έτος. Ο αριθμός των ημερών λειτουργίας που λαμβάνεται στο παράδειγμα είναι αρκετά συντηρητικός ώστε να περιλαμβάνει  τις διακοπές στη λειτουργία του ατμολέβητα (λειτουργία με χαμηλό φορτίο), ενδιάμεσα σταματήματα, κλπ, με αποτέλεσμα οι υπολογισμοί να είναι πολύ κοντά στην πραγματικότητα.

 

Από τα παραπάνω στοιχεία προκύπτουν τα ακόλουθα:

Ποσό θερμότητας: Q = 12000kg/h x 560kcal/kg = 6.720.000 kcal/h

Ωριαία κατανάλωση καυσίμου: mHFO(h) = Q / (cHFO x nHFO) = 6.720.000 / (9.600 x 0,90) =

= 778 kg / h

Ετήσια κατανάλωση καυσίμου: mHFO = mHFO(h) x h = 778 x 6.000 = 4.668.000kg ή 4.668tn

Ετήσιο κόστος καυσίμου: 4.668 tn x 680 €/tn = 3.174.240 €

 

Στη συνέχεια θα διερευνηθεί η περίπτωση αντικατάστασης του καυσίμου μαζούτ με woodchips. Εφόσον δεν υπάρχει οποιαδήποτε επέμβαση στην παραγωγική διαδικασία της βιομηχανικής μονάδας, η νέα ατμοπαραγωγική μονάδα βιομάζας θα πρέπει να αποδίδει το ίδιο ποσό θερμότητας όπως η υφιστάμενη και να λειτουργεί το ίδιο χρονικό διάστημα.

 

Τα χαρακτηριστικά της ατμοπαραγωγικής μονάδας βιομάζας (με χρήση woodchips) θα είναι:

Ατμοπαραγωγική ικανότητα: 12.000kg/h

Πίεση λειτουργίας: 10 barg

Χρησιμοποιούμενο καύσιμο: Woodchips

Θερμογόνος δύναμη καυσίμου: 3.500 kcal/kg

Ολικός βαθμός ατμοπαραγωγού: 85% (συντηρητική προσέγγιση)

Ώρες λειτουργίας: 6.000 h ανά έτος

Κόστος καυσίμου: 80 € / tn

 

Προκύπτει:

Ποσό θερμότητας: Q = 6.720.000 kcal/h (ίδιο απαιτούμενο)

Ωριαία κατανάλωση καυσίμου: mHFO(h) = Q / (cHFO x nHFO) = 6.720.000 / (3.500 x 0,85) =

= 2.259 kg / h

Ετήσια κατανάλωση καυσίμου: mHFO = mHFO(h) x h = 2.259 x 6.000 = 13.554.000kg ή 13.554tn

Ετήσιο κόστος καυσίμου: 13.554 tn x 80 €/tn = 1.084.320 €

 

Ετήσια εξοικονόμηση χρημάτων βάσει του πρωτογενούς καυσίμου:

3.174.240€ - 1.084.320€ = 2.089.920 €    ή

Πλαίσιο κειμένου: 66%

 

Στον πίνακα που ακολουθεί εμφανίζονται εναλλακτικά είδη καυσίμου βιομάζας.

 

Είδος Καυσίμου

Woodchips

Ελαιοπυρήνας

Πυρήνας Ροδάκινου

Θερμογόνος δύναμη καυσίμου (kcal/kg)

3.500

3.150

4.000

Κόστος καυσίμου (€ / tn)

80

85

80

Ετήσια κατανάλωση καυσίμου (tn)

13.554

15.060

11.856

Ετήσιο κόστος καυσίμου (€)

1.084.320

1.280.100

948.480

Ετήσια εξοικονόμηση χρημάτων (€)

2.089.920

1.894.140

2.225.760

Ετήσια εξοικονόμηση χρημάτων (%)

66

60

70

 

Χρησιμοποιώντας τους ανωτέρω τύπους και γνωρίζοντας μόνο τη θερμογόνο δύναμη του εκάστοτε είδους βιομάζας προς χρήση καθώς και την αντίστοιχη τιμή αγοράς της, είναι πολύ εύκολο να υπολογιστεί το ποσό εξοικονόμησης που δύναται να επιτευχθεί.

 

Ειδικότερα για τη χρήση πυρήνων ροδακίνου η πλέον ενδεδειγμένη εφαρμογή είναι στα αντίστοιχα εργοστάσια επεξεργασίας ροδακίνου (κονσερβοποιεία) όπου υπάρχει άμεση παραγωγή της προς χρήση βιομάζας.

Βέβαια, η ίδια παραγωγή ποσοτήτων πυρήνων ροδακίνου από τις διαδικασίες επεξεργασίας των φρούτων δεν επαρκεί ώστε να καλύψει όλες τις ενεργειακές ανάγκες της βιομηχανίας σε θερμότητα (ήτοι ατμό). 

 

Παράδειγμα Β.

 

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΡΟΔΑΚΙΝΟΥ

 

Η παρούσα οικονομοτεχνική μελέτη έχει σκοπό να δείξει με απλό και κατανοητό τρόπο τα οικονομικά οφέλη από την εφαρμογή ενός συστήματος παραγωγής θερμικής ενέργειας με καύση βιομάζας σε εργοστάσιο επεξεργασίας ροδάκινου το οποίο θα αντικαταστήσει τμήμα της συμβατικής εγκατάστασης παραγωγής θερμικής ενέργειας.

 

ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Το παράδειγμα βασίζεται σε βιομηχανική εγκατάσταση κονσερβοποιείου και θα αναλυθούν τρία διαφορετικά μεγέθη παραγωγικότητας ώστε  να καλυφθεί ένα μεγάλο φάσμα της ελληνικής πραγματικότητας. Στα κονσερβοποιεία υπάρχει η απαίτηση θερμικής ενέργειας – κυρίως υπό μορφή κορεσμένου ατμού – σε διάφορες φάσεις της παραγωγικής διαδικασίας. Ο ατμός παράγεται σε κατάλληλους για το σκοπό αυτό λέβητες οι οποίοι λειτουργούν με καύσιμο μαζούτ κυρίως. Η εγκατάσταση βιομάζας που θα διερευνηθεί χρησιμοποιεί ως καύσιμη ύλη τους πυρήνες ροδακίνου που παράγονται κατά την διαδικασία καθαρισμού των ροδάκινων.

 

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Η παραγωγική διαδικασία στα κονσερβοποιεία περιορίζεται σε χρονικό διάστημα δύο – τριών μηνών λόγω της εποχικότητας του προϊόντος. Σε αυτό το χρονικό διάστημα (σεζόν) θα γίνει η επεξεργασία του προϊόντος και προφανώς θα υπάρχουν οι μεγάλες καταναλώσεις σε καύσιμο. Όλες οι ποσότητες που θα χρησιμοποιηθούν (μέγεθος επεξεργασίας προϊόντος, κατανάλωση καυσίμου, ποσό παραγόμενης βιομάζας) αναφέρονται στη σεζόν.

Σύμφωνα με το συνολικό καταναλωθέν καύσιμο υπολογίζεται η θερμική ενέργεια που απαιτήθηκε σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

QHFO = mHFO x cHFO x nHFO /106

όπου:

QHFO: η θερμότητα από μαζούτ (σε Gcal/season)

mHFO: η ποσότητα του καυσίμου μαζούτ (σε kg/season)

cHFO: η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου (σε kcal/kg)

nHFO: ο βαθμός απόδοσης των ατμολεβήτων (συνήθως 90%)

 

Σύμφωνα με την ποσότητα της διαθέσιμης βιομάζας υπολογίζεται η θερμική ενέργεια που μπορεί να παραχθεί:

QBM = mBM x cBM x nBM /106

όπου:

QBM: η θερμότητα από βιομάζα (σε Gcal/season)

mBM: η ποσότητα της βιομάζας (σε kg/season)

cBM: η θερμογόνος δύναμη της βιομάζας (σε kcal/kg)

nBM: ο βαθμός απόδοσης του συστήματος της βιομάζας (συντηρητική προσέγγιση 85%)

 

Η θερμική ενέργεια QBM αντιπροσωπεύει το ποσό που μπορεί να εξοικονομηθεί και ο λόγος QBM/QHFO είναι το ποσοστό εξοικονόμησης.

Στη συνέχεια υπολογίζεται η ποσότητα του εξοικονομούμενου πρωταρχικού καυσίμου και πολλαπλασιαζόμενη επί την τιμή δίνει το ετήσιο οικονομικό όφελος.

Τέλος, εκτιμώντας το κόστος της αρχικής επένδυσης υπολογίζεται ο χρόνος αποπληρωμής της επένδυσης.

 

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Εφαρμόζοντας τους παραπάνω τύπους και για επεξεργασία:

Υπόθεση 1: 20.000 τόνους προϊόντος ανά σεζόν

Υπόθεση 2: 30.000 τόνους προϊόντος ανά σεζόν

Υπόθεση 3: 40.000 τόνους προϊόντος ανά σεζόν

και με το σκεπτικό ότι στο σύστημα ατμοπαραγωγής από βιομάζα που θα εγκατασταθεί κατά περίπτωση είναι:

Υπόθεση 1: Λέβητας ατμοπαραγωγικής ικανότητας 10.000 Kg ατμού ανά ώρα

Υπόθεση 2: Λέβητας ατμοπαραγωγικής ικανότητας 12.000 Kg ατμού ανά ώρα

Υπόθεση 3: Λέβητας ατμοπαραγωγικής ικανότητας 15.000 Kg ατμού ανά ώρα

λαμβάνουμε τα αποτελέσματα που εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα:

 

 

 

1

2

3

Επεξεργασία προϊόντος

(σε tn)

20.000

30.000

40.000

Κατανάλωση καυσίμου μαζούτ (mHFO)

(σε tn)

1.060

1.600

2.150

Θερμογόνος δύναμη μαζούτ (cHFO)

(kcal/kg)

9.600

9.600

9.600

B.A. Λέβητα (nHFO)

( - )

0,90

0,90

0,90

Θερμότητα από μαζούτ (QHFO)

(Gkal)

9.158

13.824

18.576

Κατανάλωση βιομάζας (mBM)

(σε tn)

1.200

1.800

2.400

Θερμογόνος δύναμη βιομάζας (CBM)

(kcal/kg)

4.000

4.000

4.000

Β.Α. συστήματος βιομάζας (nBM)

( - )

0,85

0,85

0,85

Θερμότητα από βιομάζα (QBM)

(Gkal)

4.080

6.120

8.160

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Τα παραπάνω εξοικονομούμενα ποσό θερμότητας μετατρέπονται άμεσα σε εξοικονόμηση χρημάτων από τη μείωση της χρήσης του πρωτογενούς καυσίμου. Η παραγόμενη βιομάζα –εφόσον δεν υπάρχει εγκατεστημένο ένα σύστημα αξιοποίησης της– πωλείται στην τιμή των 80€/tn που θα συνεκτιμηθεί για τον υπολογισμό των οικονομικών αποτελεσμάτων.

 

Λαμβάνουμε τα αποτελέσματα που εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα:

 

 

Ποσοστό εξοικονόμησης

( % )

44,5

44,3

43,9

Ποσότητα εξοικονομούμενου μαζούτ

(tn)

472

708

944

Τιμή μαζούτ

(€/tn)

680

680

680

Κόστος εξοικονόμησης μαζούτ

( € )

321.111

481.667

642.222

Κέρδος από πώληση βιομάζας

( € )

96.000

144.000

192.000

Ποσό εξοικονόμησης

( € )

225.111

337.667

450.222

         

Ο χρόνος απόσβεσης υπολογίζεται σε 2 έως 3 χρόνια αρκετά μικρός (μικρότερος από τα 5 έτη που γενικώς είναι αποδεκτός ως ικανοποιητικός χρόνος απόσβεσης για διάφορες επενδύσεις) και όσο μεγαλύτερη η νέα εγκατάσταση τόσο μειώνεται ο χρόνος απόσβεσης της επένδυσης.

 

 



επιστροφή