Energiproduksjon ved bruk av små kogenereringsanlegg : fokus på instrumentering og miljø

Master's thesis in Mechanical engineeringFørste del av denne rapporten beskriver instrumentering som i dag benyttes på EC Power kongenereringsanlegg, og hvordan de ved hjelp av denne instrumenteringen regulerer systemet. Ved bruk av andre typer drivstoff enn de tradisjonelle, er det behov for å bruke kogenereringsanlegg som testanlegg. Rapporten belyser en del krav som bør stilles til et testanlegg relativt til studert driftsanlegg. Fra et testanlegg bør det være mulighet til å kontinuerlig lese av informasjon om virkningsgrader, og informasjon om komposisjon til røykgass bør kunne hentes fram over en bestemt tid. For å kunne vurdere utvikling og respons til et testanlegg, må flere parametere kunne logges til fil. Det bør være mulig styre lastnivået til anlegget uten at det er begrensende faktorer som lavt varme eller elektrisitetsforbruk. Varmeproduksjon måles på ulike måter og med ulik nøyaktighetsgrad. På testanlegg er det viktig med nøyaktighet og pålitelighet til målinger som utføres. Forskjell i måleresultat for varmeproduksjon viser at Corriolesmåler bør benyttes for måling av vannstrøm. Ved energistrømberegninger og kontroll av målesystem er det viktig at referansenivå for temperaturer blir målt. Det er spesielt viktig at luftens temperatur, og røykgassens temperatur blir målt kontinuerlig. Røykgassens temperatur er også en viktig parameter for varmevirkningsgraden til kogenereringsanlegg. Det er viktig at informasjon og styringsmuligheter er lett tilgjengelig og oversiktlig. På Mongstad er dette gjort via et laboversiktsbilde på datamaskin. Kontroll av ytelsesspesifikasjoner for testanlegg XRGI 13 viser at anlegget produserer mindre varme enn spesifisert, og litt mer elektrisitet. Det er ikke store avvik. Kontroll av totalt målesystem for testanlegg XRGI 13 gav veldig lite avvik for målesystemet, og det kan derfor anses å være ganske nøyaktig. Det ble ikke foretatt kontroll av målesystemet til testanlegg XRGI 17, men det kom fram i Kap 13.3 at det målt CO2 utslipp ikke samsvarer med beregning basert på brenselforbruksmåling. Siste del av rapport kan gi grunnlag for valg av drivstoff til kogenereringsanlegg. Røykgassmålinger viser at: - Naturgassanlegget har relativt høyt utslipp av HC, men er ganske bra med hensyn på NOX. - Dieselanlegget har svært høyt utslipp av NOx, men er ok med hensyn på HC og CO. - Rapsbiodiesel er ganske mye bedre enn diesel for alle komponenter. - E85 slipper ut mye CO, og nesten ingenting NOx, men dette skyldes liten lufttilførsel. Beregning av totalt CO2 ekvivalent utslipp for alle drivstoff viser at biodrivstoff slipper ut ca en tredjedel i forhold til diesel og naturgass. Naturgass medfører noe mindre CO2 ekvivalent utslipp enn diesel. Alle drivstoff er fordelaktige i forhold til kull brukt i kullkraftverk. CO2 fra kogenereringsanlegg bør ikke benyttes direkte i veksthus selv om det teoretisk kan være mulig å oppnå lavt nok utslipp av NOx ved hjelp av treveis katalysator. Det bør benyttes ekstra NOx renseanlegg dersom røykgass fra kogenereringsanlegg skal slippes inn i veksthus som vekstfremmer. Energibalanse er stort sett over 2 for biodiesel, og mellom 1 og 2 for etanol, men det varierer mye. Beregningsmetodene varierer, og det anbefales at dette standardiseres. Det anbefales krav om dokumentasjon av energibalanse for leverandører av biodrivstoff. Dette kan brukes til energi- og miljømerking av drivstoffet. Biooljer brukes ofte til produksjon av biodiesel til kjøretøy, men kan gjerne brukes direkte i kogenereringsanlegg dersom renheten til oljen er god nok, og at den blir forvarmet. Energimessig er det mest riktig å benytte råstoff som er minst mulig foredlet. Røykgassmålinger fra anlegg som bruker rapsolje viser at utslippene er på nivå med rapsbiodiesel, bortsett fra at CO2 utslippet er noe mindre. I Østerrike leveres kogenereringsanlegg helt opp i størrelse 1,2 MW el. Det vises også til driftstider på rapsoljeanlegg som er på full høyde med anlegg for andre drivstoff. Med hensyn på energi og drivhuseffekt anbefales bruk av rapsolje eller andre biooljer i kogenereringsanlegg