ENERGETSKA EFIKASNOST TE-TO NOVI SAD I TARIFIKACIJA KOMBINOVANE PROIZVODNJE ELEKTRIČNE I TOPLOTNE ENERGIJE

Transcription

1 ENERGETSKA EFIKASNOST TE-TO NOVI SAD I TARIFIKACIJA KOMBINOVANE PROIZVODNJE ELEKTRIČNE I TOPLOTNE ENERGIJE Abstract CHP NOVI SAD ENERGY EFFICIENCY AND ELECTRICITY & HEAT COMBINED PRODUCTION TARIFFICATION Vitomir Kravarušić, dipl ing Sve veće potrebe za električnom i toplotnom energijom i veoma intenzivna eksploatacija fosilnih goriva, uz porast cena energenata, a naročito prirodnog gasa, postavljaju u tržišnim uslovima sve veće zahteve poslovanja elektroprivrednim kompanijama u pogledu energetske efikasnosti, fleksibilnosti i pouzdanosti rada gasno-parnih postrojenja, štednje goriva, zaštite životne sredine i što nižih proizvodnih cena električne i toplotne energije iz kombinovane proizvodnje. U ovom radu se izlažu tehnike povećanja energetske efikasnosti gasno-parnog bloka i metode tarifikacije kombinovane proizvodnje električne i toplotne energije planirane izgradnje novog gasno-parnog bloka TE-TO Novi Sad koji će proizvoditi struju za potrebe EPS-a, a u kogeneraciji tokom grejne sezone će isporučivati baznu toplotnu energiju za potrebe toplifikacioniog sistema Novog Sada, dok će se u kondenzacionom režimu u letnjem periodu proizvoditi samo struja. Veoma složena metodologija raspodele potrošnje goriva i odreďivanja cena za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije u prethodnom periodu se značajno promenila i unapredila, naročito u zemljama sa privredama u tranziciji. Integracija energetskih i ekoloških zahteva, sve više ističe značaj: lokalne proizvodnje električne i toplotne energije kroz izgradnju postrojenja sa kombinovanom proizvodnjom električne i toplotne energije, postojenja sa obnovljivim izvorima energije i distributivnih energetskih postrojenja, što dovodi do znatnog smanjenja investicija u centralne izvore i prenosne sisteme. Ključne reči: gasno-parna postrojenja, kombinovana proizvodnja električne i toplotne energije, energetska efikasnost, pouzdanost i fleksibilnost, tarifikacija (odreďivanje cena) kombinovane proizvodnje električne i toplotne energije, obnovljivi izvori energije i distribuirana energetska postrojenja. Summary Growing needs of electricity and heat at very intensive use of fossil fuels and fuel prices growth, particulary of natural gas, at market conditions establish increasing requirements to the business operations of the electric power companies in respect of energy efficiency, reliability and flexibility of CHP plants, fuel saving, enviromental protection and as near prices as possible of CHP electricity and heat. This paper is dealing with thechiques of energy efficiency increasing at CHP and tariffication methods of combined electricity and heat production of planned construction of new unit CHP Novi Sad which would produce electricity for EPS and operate in co-generation connected with deastrict heating system of Novi Sad and produce only electricity in condensing regime at summer. Very complex methodology of cost distribution of fuel consumed for generation of electricity and heat at co-generation stations within recent period is significant changed and improved, particularly at country with economy in tranzition. Integration of energy and enviromental requirements highlights increasingly the benefits of local production of electricity and heat throughout of: construction of combined electricity and heat plants, renewable energy sources and distributed production, that results in a considerable decreasing of investment at the centralized plants and transmission systems. Key words: combined cycle plants, electricity and heat cogeneration, energy efficiency, reliability and flexibility, electricity and heat cogeneration tariffication (prices defining), renewalble sources plants and distributed production. 1. UVOD Porast cena energenata i sve strožiji zahtevi zaštite životne sredine postavljaju znatno veće 1

2 uslove pred vlasnike, investitore i konstruktore u pogledu efikasnosti, pouzdanosti i sigurnosti rada gasno-parnih blokova kao i u pogledu zdrave životne sredine. Zahvaljujući inovativnim tehnoligijama, novim materijalima i savremenim konstrukcijama mašina i postrojenja, stvoreni su uslovi da se u nekoliko poslednjih decenija efikasnost i pouzdanost rada termoenergetskih postrojenja znatno povećala. TE-TO Novi Sad je puštena u pogon 1981 godine i u to vreme je bila veoma savremeno postrojenje za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije koja se isporučivala za potrebe EPS-a i Grada Novog Sada. MeĎutim, ubrzo je TE-TO Novi Sad, zbog porasta cena prirodnog gasa, prevaziďene tehnologije u pogledu efikasnosti rada i uspostavljenog dispariteta cena energenata i električne energije, postala neprofitabilna jer se troškovi prozvedene električne i toplotne energije nisu mogli pokriti ostvarenim prihodima. Zbog toga su se u planovima EPS-a i Grada Novog Sada počela kreirati rešenja sa modernizacijom i rekonstrukcijom ovog postrojenja ili izgradnja savremenog gasno-parnog bloka. Usled niske cene električne energije u Srbiji i nemogućnosti obezbeďenja sopstvenih finansijskih sredstava za izgradnju novih kapaciteta, došlo je do zastoja u izgradnji novih elektrana, tako da se EPS, u saradnji sa Vladom Srbije, opredelio za novi oblik obezbeďenja finansijskih sredstava putem privlačenja strateških partnera i dokapitalizacije. Takav oblik finansiranja uklapa se u savremena evropska kretanja o liberalizaciji tržišta energije i restrukturiranja državnih preduzeća. Na principima takve nove poslovne politike EPS je pokrenuo nekoliko novih projekata kao što su TENT B3, Kolubara B, TE-TO Novi Sad i HE na Ibru. Izgradnjom ovih kapaciteta prekinuće se 20-ogodišnja pauza u izgradnji novih proizvodnih objekata u EPS-u i obezbediće se dovoljno električne energije za potrošače u Srbiji, a istovremeno će se omogućiti sigurno i kvalitetno grejanje Grada Novog Sada. 1.1 Kombinovana proizvodnja sa kogeneracijom Kombinovana proizvodnja električne i toplotne energije u kogeneraciji nudi 3 značajne prednosti nad konvencionalnim autonomnim tehnologijama za proizvodnju električne i toplotne energije: Povećanje efikasnosti u energetskoj transformaciji, Ušteda goriva i Znatno niže zagaďenje životne sredine. U kogeneraciji se može ostvariti ukupna efikasnost iskorišćenja goriva preko 83% i uštedeti preko 34% goriva u odnosu na autonomne tehnologije za proizvodnji iste količine električne i toplotne energije, kako je prikazano na Slici 1. Slika 1. Komparacija efikasnosti autonomne i kogeneracijske proizvodnje el. i toplotne energije U konvencionalnoj proizvodnji električne energije rasipa se ogromna količina niskopotencijalne toplote oko 2/3 energije goriva (Slika 2.), a u proizvodnji toplote za grejanje, troši se oko 49% primarne energije i olako se propušta mogućnost za proizvodnju i električne energije (Slika 3.). 2

3 Slika 2. 2/3 toplote se baca u proizvodnji el. en. Slika 3. Potrošnja primarne enrgije Izraz u srpskoj energetici i literaturi termoelektrana-toplana ili skraćeno TE-TO koji simbolizuje postrojenje za proizvodnju električne i toplotne energije u jednom procesu, nije direktno prevodiv na anglo-saksonski, ruski ili druge jezike. Na engleskom jeziku takva postrojenja se nazivaju Combined Heat & Power Plant ili skraćeno CHPP i tradicionalno takva simultana proizvodnja električne i toplotne energije se naziva kogeneracija, a u domaćoj literaturi spregnuta proizvodnja. Električna energija proizvedena u kogeneraciji se koristi lokalno ili se isporučuje u elektro-prenosnu mrežu, a toplota se koristi samo lokalno za daljinske-centralizovane sisteme grejanja i hlaďenja (DHC) ili u tehnološkom procesu. Prema podacima CODE Projecta (Cogeneration Observatory and Dissemination Europe Projecat EU za praćenje implementacije DIREKTIVE 2004/08/EC za unapreďenje kogeneracije) učešće grejanja, u zemljama EU27, u ukupnoj potošnji primarne energije iznosi 49%, a učešće električne energije iz TE-TO (kogeneracije) iznosi 11%. Na donjim Slikama 4. i 5. je prikazano učešće TE-TO u zemljama EU27 u proizvodnji električne enrgije (8 50%), a učešće daljinskih sistema grejanja na tržištu toplote (4 86%). Očigledno, da su u zemljama bivšeg Sovjetskog Saveza i zemljama u tranziciji više zastupljene TE-TO u daljinskim sistemima grejanja, ali se poslednjih godina to menja, jer zapadne zemlje Evrope i sveta investiraju znatno više u kolaborativne sisteme TE-TO/DHC, zbog klimatskih promena. Slika 4. Učešće DHC u tržištu toplote Slika 5. Učešće TE-TO u proizvodnji el. en. 2. EFIKASNOST 2.1 Efikasnost konstrukcije gasnih turbina Gasne turbine predstavljaju osnovni deo kogeneracijskih gasno-parnih blokova pa je zbog toga efikasnost konstrukcije gasnih turbina od fundamentalnog značaja za efikasnost 3

4 ukupnog kogenercijskog sistema. Na efikasnost gasne turbine utiču: ulazna temperatuta sagorevanja, odnos pritisaka vazdušnog kompresora, izlazna temperatura dimnih gasova, maseni protok kroz gasnu turbinu, savršenost konstrukcije kompresora i gasne turbine, dodatne mere za povećanje efikasnosti (meďustepeno hlaďenje, rekuperacija, regeneracija i sl). Uobičajene ulazne temperature sagorevanja se kreću od C, a u razvoju su konstrukcije gasnih turbina sa C ulaznom temperaturom gasova. Održavanje čistoće protočnog dela kompresora i gasne turbine je od velikog uticaja na efikasnost rada gasne turbine. Teoretski gasne turbine mogu dostići efikasnost do 65%, a savremene gasne turbine danas postižu efikasnost od 35 40%, a ima konstrukcija sa 43% efikasnosti. Radni procesi u gasnim turbina se predstavljaju Braytonovim ciklusom u P,V dijagramu datim na Slici 6. Specifičnost Braytonovog ciklisa karakteriše ulaganje 1/3 snage gasne turbine za pokretanje kompresora. Slika 6. Brayton ciklus prosti ciklus gasne turbine turbina Slika 7. Razvoj efikasnosti gasnih i parnih Razvoj konstrukcije gasnih turbina je mukotrpan i skup poduhvat i prikazan je na Slici 7. Ti procesi se odvijaju u funkciji kompromisa i uravnotežavanja troškova, snage i efikasnosti za svaku konkretnu aplikaciju. Povećanje efikasnosti gasnih turbina od 8% trajalo je 18 godina. Skila 8. Inovacije gasnih turbina GE Skila 9. Inovacije gasnih turbina Siemens Povećanje efikasnosti, kroz tehnološki razvoj i inovacije, se razraďuje na svakom konstruktivnom elementu gasne turbine i kompresora (Skila 8., Skila 9.), Na protočnom delu kroz poboljšanje aerodinamike (3D dizajn), primenu novih materijala sa jednokristalnim lopaticama uključujući i keramičko-termičku zaštitu, hlaďenje lopatica, hidrauličko podešavanje centričnosti rotora tokom rada (rotacije) i sl. Pored toga, razvijene su konstrukcije gasnih turbina sa sekvencionalnim sagorevanjem. Na Slici 10. je prikazana efikasnost i snaga pojedinih tipova-serija konstrukcija gasnih turbina (D, F, G i H serija) u zavisnosti od ulazne temperature sagorevanja u prostom i 4

5 kombinovanom ciklusu rada. H serija gasnih turbina u kombinovanom režima postiže maksimalnu efikasnost (preko 60%) jer se optimiraju parametri gasne turbina, kotla utilizatora i parne turbine. Slika 10. Razvoj gasnih turbina sa porastom ulazne temperature sagorevanja 2.2 Efikasnost projektovanja i dizajniranje izgradnje gasno-parnih blokova. ProizvoĎači gasnih turbina, veoma često, preuzimaju ulogu generalnog projektanta i glavnog izvoďača gasno-parnih blokova (po sistemu Engeeniring, Purchasing, Construction - EPC) po principu ključ u ruke. Razvijen je modulski pristup projektovanja i izvoďenja gasnoparnih blokova prikazan na Slici 11. Ovakav pristup je omogućio znatno skraćenje ukupnog vremena izgradnje gasno-parnih blokova tako da vreme izgradnje iznosi od meseca. Pored toga uobičajeno je da proizvoďač gasne turbine preuzima, putem CSA sporazuma (Contractual Services Agreement), isporuku rezervnih delova i obavljanje revizija i remonata za period od godina. Slika 11. Modulski pristup projektovanja i izgradnje CCGT 2.3 Dalji pravci povećanja efikasnosti gasno-parnih blokova U budućnosti se daljem razvoju gasno-parnih blokova posvećuje velika pažnja. Pravci daljeg razvoja se očekuju (Slika 12.) kroz: Povećanje ulazne temperature sagorevanja gasne turbine i odnosa pritisaka vazdušnog kompresora, Povećanje ulazne temperatuire pare kod parnih turbina, Poboljšanje sagorevanja i smanjenje emisije polutanata, Primenu savremenih materijala, Modulski pristup projektovanja i izvoďenja, 5

6 Povećanje ukupne efikasnosti bloka optimizacijom parametara komponenata, Slika 12. Vizija razvoja efikasnosti CCGT H klasa gasnih turbina je u radu od 2009, a 2013 se očekuje dalje unapreďenje tehnologije i povećanje ulazne temperature pare kod parnih turbina CHPP, iznad 600 o C. 2.4 Ostvarena i planirana efikasnost TE-TO Novi Sad Stepen korisnosti bloka neto TE-TO Novi Sad blok A2 sa turbinom T2, iznosio je u kondenzacionom režimu, a u kombinovanom režimu eta bloka neto je iznosio (termotehnička pogonska ispitivanja u grejnoj sezoni 2009/2010), dato na Slici 13. Slika 13. Ostvarena efikasnost bloka neto TE-TO Novi Sad u grejnoj sezoni 2009/2010 Za novi gasno-parni blok ove vrednosti se očekuju da budu znatno veće u kondenzacionom režimu , a u kombinovanom režimu , pokazano na Slici 14. Slika 14. Planirana efikasnost gasno-parnog bloka TE-TO Novi Sad 6

7 Na Slici 15. su date cene električne energije u zemljma EU27 i promene cena u Slika 15. Cene el. en u zemljama EU27 i relativno povećanje cena u godini a u Tabeli 1. su date cene grejanja iz SDG u pojedinim zemljama EU, prema podacima IEA. Zemlja Srednja cena SDG /MWh Udeo SDG u uk. grej. Regulacija cena Austrija % Ne Češka % Ne Danska % Da Estonija 26 30% Da Finska % Ne Nemačka % Ne MaĎarska % Ne Litvanija % Da Holandija % Ne Švedska % Ne Tabela 1. Cene toplote iz sistema daljinskog grejanja (SDG) u pojedinim zemljama EU Cene grejanja iz daljinskih sistema grejanja u Srbiji, za razliku od cena za električnu energije, su na nivou cena grejanja u pojedinim zemljama EU. 2.5 Organizaciona efikasnost organizaciona infrastruktura za TE-TO/DHC u svetu i Evropi MeĎunarodna agencija za energiju IEA MeĎunarodna agencija za energiju IEA MeĎunarodna organizacija za energiju (IEA osnovana 1973 godine) ima bogat program razvoja kolaborativnih sistema TE-TO/DHC. IEA je realizovala veoma veliki broj studija, objavila veliki broj raznih izveštaja, brošura i drugih dokumenata kojima se na argumentovan i popularan način promoviše primena TE-TO i kogeneracije. Na donjoj slici su 3 značajna dokumenta koje zagovornici kogeneracije iz IEA promovišu kao Sveto pismo za TE-TO/DHC. U julu 2005 godine, šefovi država G8 su zamolili IEA da saopšti, čistu, pametnu i konkurentnu energiju budućnosti. IEA je odgovorila sa širokom opsegom programa i sledećim prioritetnim oblastima: 7

8 Strategije i scenariji alternativnih energija, Povećana energetska efikasnost, Čistije korišćenje fosilnih goriva, Skladišta za CO 2, Obnovljiva energija, Veća energetska saradnja, Nakon ovoga Forum G8 je izdao Saopštenje Komunike sa Samita koji je održan 2007 godine u HEILIGENDAMM-u u Nemačkoj, u kojem se prepručuje usvajanje instrumenata i mera za značajno povećanje primene TE-TO za proizvodnju električne i toplotne energije IEA radi intenzivno na formiranju SCORECARDS IZVEŠTAJA o ostvarenom razvoju i rejtingu TE-TO/kogeneracija pojedinih zemalja u svetu. Do sada su uraďene, od strane IEA, SCORECARDS za 12 zemalja sveta. Na slici su simbolično prikazani rejtinzi Danske i Japana. DANSKA Rejting za TE-TO/DHC JAPAN Rejting za TE-TO/DHC Podrška IEA kroz navedena dokumenta za kolaborativne sisteme TE-TO/DHC je ključna strategija za povećanje energetske efikasnosti i smanjenje emisije CO 2 iz fosilnih goriva, jer su daljinski sistemi grejanja i kogenerativne TE-TO proverene tehnologije za štednju goriva i za smanjenje emisije gasova sa efektom staklene bašte, pa su zato u sve masovnijoj primeni. Za više informacija o IEA, uključujući njene radova za podršku globalne politike Foruma G8 za svetske programe čiste energije i klimatskih promena, pogledati web site COGENERATION Europe Directive 2004/08/EC COGEN Europe je Evropska poslovna asocijacija za unapreďenje kogeneracije. Njeni ciljevi su šire korišćenje kogeneracije u Evropi i održiva energetska budućnost, jer se polazi od premise da je kogeneracija najefikasniji način za proizvodnju toplotne i električne energije i smanjenje emisije. U većini zemalja članica EU su doneti propisi za veću primenu TE- TO/DHC. Directive 2004/08/EC, koju je doneo 2004 Parlament Evrope, je ustvari politika i ciljevi zemalja članica EU za unapreďenje kogeneracije kao tehnologije visoke efikasnosti. 8

9 Direktiva podstiče kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije zbog štednje goriva, sigurnosti snabdevanja energijom i smanjenja emisije polutanata. U pogledu raspodele troškova kogeneracijske proizvodnje, Directiva ne preporučuje nikakvu metodologiju, ali propisuje da svaki proizvod treba da bude profitabilan i da nema prelivanja sredstava (cross-subsidy) izmeďu proizvoda (toplote i električne energije). Direktiva zagovara izradu Studije o potencijalu TE-TO/DHC u svakoj zemlji članici EU i tarifikaciju električne energije preko zelenih sertifikata i drugih subvencija. CODE Project CODE Projecat je osnovan oktobra 2008 godine od strane Cogeneration Europe za zemlje EU kao inteligentni program energije za Evropu. Cilj CODE Projecta je nezavisno praćenje progresa implementacije Directive 2004/08/EC za unapreďenje kogeneracije. Projekat traje do 2011 i baviće se: Identifikacija potencijala za TE-TO/kogeneracija zemalja EU, Mehanizmima barijera i podrške za razvoj TE-TO/kogeneracija, Publikacija primera najbolje prakse za TE-TO/kogeneracija u zemljama EU i Predlog road mape (programa) za TE-TO/kogeneracija u Evropi. VIZIJA EU27 DISTRICT HEATING & COOLING A VISION TOWARDS Vizija EU27, koja je doneta 2009, optimistički predviďa masovniju primenu elektrana sa obnovljivim resursima i primenu kolaborativnih sistema TE-TO/DHC, po principu 20/20/20 do 2030, (po 20% učešća električne energije iz TE-TO/DHC, obnovljivih izvora energije i povećanja energetske efikasnosti), a u 2050 sa proizvodnjom električne enrgija uz zero efect CO 2. U Viziji se DHC tretira kao fundamentalna ideja jer su daljinsko grejanje/hlaďenje i kogenerativne TE-TO savrameneni kolaborativni sistemi sa visokom efikasnošću, koji lokalno koriste gorivo i toplotu/hlaďenje, koje bi u normalnim okolnostima bilo izgubljeno ili neiskorišćeno. The Vision for district heating & cooling Click here to download the brochure WADE The World Alliance for Decentralized Energy Svetski savez za decentralizovanu energiju WADE je neprofitna svetska organizacija za unapreďenje visoko efikasnih sistema TE- TO/kogeneracija i za lokalnu primenu obnovljivih izvora energije. WADE je podržana od industrijskih kompanija, nacionalnih vlada, UN, i nacionalnih/regionalnih organizacija za decentralizovanu energiju. WADE je razvila Ekonomski model za kvantifikaciju/optimizaciju troškova investicija u alternativne decentralizovane energetske izvore u odnosu na konvencionalne/centralne izvore, u funkciji smanjenja karbonskih emisija. WADE Model može da generiše konkretne numeričke i grafičke podatke za kapitalne troškove, maloprodajne cene, emisije i korišćena goriva. WADE Ekonomski Model omogućava fleksibilnost u pogledu opcija kod zadovoljenja energetskih potreba sa različitim tehnologijama i strukturama izvora. Na Slici 16. je prikazan WADE Ekonomski Model. 9

10 Slika 16. WADE Ekonomski Model blok šema funkcionisanja 3. TARIFIKACIJA Metodologije raspodele troškova/benefita/rizika u kogeneraciji na električnu i toplotnu energiju Zemlje u kojima je zastupljena široka primena kolaborativnih sistema TE-TO/DHC su, u ranijem periodu razvile veoma mnogo metoda za raspodelu potrošnje goriva i podelu troškova radi odreďivanja cena električne i toplotne energije. MeĎutim, sa pojavom liberalizacije tržišta električne energije, a naročito u zemljama sa tranzicijom, metode koje su se do tada primenjivale za tarifikaciju električne i toplotne energije proizvedene u kogeneraciji TE-TO, pokazale su se nedovoljno objektivnim jer nisu mogle uzeti u obzir tržišne uslove i efekte klimatskih promena. U proteklom periodu, kao i danas, najzahtevnija i najinteresantnija komercijalna pitanja kod TE-TO, koje su u zajedničkom radu sa daljinskim sistemima grejanja su bila: odreďivanje cena električne i toplotne energije u kogeneracijskoj proizvodnji. Zbog toga je razvijen veliki broj metodologija za raspodelu potrošnje goriva i troškova izmeďu električne i toplotne energije, koje se uglavnom baziraju na termodinamičkim osnovama, a manji broj na ekonomsko-tržišnim principima. Značajne tehničke prednosti kolaborativnih sistema TE-TO/DHC koje se ogledaju u uštedama goriva, povećanoj efikasnosti i smanjenoj emisiji štetnih gasova, danas se veoma teško komercijalno kvantifikuju preko cena pojedinačnih proizvoda kogeneracijske proizvodnje, tj. preko cena električne i toplotne energije. Razlozi su različiti: Ne postoje jasne naučne osnove za raspodelu troškova izmeďu struje i toplote, Raspoložive termodinamičke metode ne mogu uzeti u obzir specifičnosti pojedinih zemalja i ćudi monola, tako da je njihova primena neobjektivna, Tržišna konjuktura proizvoda je jedini objektivan kriterijum za tarifikaciju energije. U zemljama u tranziciji su bile više zastupljene termodinamičke metode, a u zapadnim zemljama tržišne metode za raspodelu troškova na električnu i toplotnu energiju. Poslednjih godina napuštaju se termodinamičke metode i sve više zemalja počinju da primenjuju ekonomsko-tržišne metode za tarifikaciju cena u TE-TO. U tom pogledu je objavljeno dosta stručnih radova sa veoma progresivnim stavovima, kao što su: Postoji više metoda za raspodelu potrošnje goriva B cog na komponente za električnu energiju B f.e i za toplotu B f.h., mada većina njih nema dovoljno čvrstu naučnu osnovu, tako da do danas nema stručno priznatog, od strane većine specijalista, objektivnog i univerzalnog metoda za takvu raspodelu. I kako je pokazalo iskustvo u poslednjih 70 godina takav metod je veoma teško uraditi. Koeficijenti specifične potrošnje goriva b TE-TO TE-TO e i b T nisu objektivni pokazatelji savršenosti rada i poslovanja TE-TO, pa njihova primena za formiranje tarifa koči 10

11 razvoj toplifikacije gradova što dovodi do otkazivanja kogenetacije i povećane potrošnje goriva. Iskustva Nemačke, Danske i drugih država u ovoj oblasti, pokazuju da treba napustiti korišćenje koeficijenata za specifičnu potrošnju goriva b e TE-TO i b T TE-TO za ocenu efektivnosti poslovanja TE-TO i za tarifikaciju proizvedene energije i da treba preći na ekonomsko-tržišne metode formiranja tarifa jer se tako postižu bolji rezultati. Stvaranje objektivnih pokazatelja efektivnosti poslovanja TE-TO i formiranje tarifa za istovremeno proizvedenu električnu i toplotnu energiju, u svetu, do sada ostaje nerešen problem. Glavni princip svakog tržišta, a u tom smislu i tržišta električne i toplotne energije, jeste konkurencija izmeďu isporučioca proizvoda. Ako se ovaj princip primeni na TE- TO on predodreďuje obavezu isključenja svih formalnih barijera koje se tiču načina raspodele troškova u TE-TO, pri formiranju tarifa za pojedine vrste energije. Na tržištu roba i usluga kupcu je svejedno, koliko je proizvožač (ili prodavac) potrošio resursa na izradu potrebne robe (usluge) za kupca. Kupci kada odluče da kupe potrebnu robu (uslugu) kod jednog ili drugog prodavca, polaze samo od dva kritrijuma kvalitet i cena robe (usluge). Sa druge strane svaki proizvoďač mora znati koliko troši na pojedine proizvode da bi ih učinio konkurentnim, tako da pojedine metode koje nisu korisne za tarifikaciju, mogu biti od pomoći u neposrednoj proizvodnji energije za ocenu efikasnosti procesa. Za pokazatelje efikasnosti termotehničkih procesa TE-TO koji obezbeďuju postizanje maksimalne uštede goriva, mogu se koristiti: koeficijent iskorišćenja goriva, specifična proizvodnja električne energije po isporučenoj toploti; eksergijski stepen korisnosti realnog ciklusa, efektivni električni stepen korisnosti. Pored toga, Svetska banka iz Wašingtona je uradila Studiju pod nazivom: 3.1 Regulation of Heat and Electricity Produced in Combined-Heat-and-Power Plants, oktobar, 2003, The World Bank Washington, D.C. Studija daje pregled do sada primenjivanih kombinacija metoda za raspodelu varijabilnih i fiksnih troškova na proizvode u kogeneraciji, koje se uglavnom baziraju na termodinamičkim osnovama, što je dato u donjoj Tabeli 2. Tabela: Uobičajene kombinacije metoda raspodele fiksnih i varijabilnih troškova Fiksni troškovi Metod distribucije benefita Varijabilni troškovi Alternativni način snabdev. energijom Metod učešća kapaciteta X Energetski metod Radni metod X Eksergijski metod Alternativni način snabdev. energijom X Proporcionalni metod X X Metod distribucije benefita X X 11

12 U pogledu ragulatornih okvira (postojeći zakonski propisi) za raspodelu potrošnje goriva i podelu troškova na električnu i toplotnu energiju, Studija daje dosta uopštene preporuke i ukazuje da raspodela troškova i primena pojedinih metoda zavisi od: Stepena liberalizacije tržišta energije, Postojanja dispariteta energije i energenata, Razvijenosti privrede i visine zarada, Klimatskih uslova i razvijenosti gasne i toplifikacione mreže, Razvijenosti svesti o zaštiti životne sredine, primene obnovljivih izvora energije, zelenih sertifikata i uvedenosti feed-in tarifa, Izbora goriva: domaće ili uvozno gorivo. Prema Studiji, mnoge zemlje primenjuju metode koje zavise od gore navedenih faktora i lokalnih uslova, tako da virtuelno postoji onoliko metoda za raspodelu troškova koliko ima i kompanija koje se bave sa TE-TO i daljinskim sistemima grejanja. Studija na nekoliko mesta ističe da ne postoji opšte prihvaćen metod za raspodelu troškova kogeneracijske proizvodnje na električnu i toplotnu energiju, jer alternativne metode daju granične troškove proizvodnje električne i toplotne energija, a ostale metode daju raspodele troškova koji su izmeďu graničnih troškova, što je slučaj, u zavisnosti od gornjih faktora, i sa raznim verzijama metode za distribuciju benefita. Pošto ne postoje opšte prihvaćena pravila i smernice u svetu i Evropi za regulisanje cena izmeďu toplote i električne energije iz kogeneracije, uobičajeno je da se regulacija poverava nezavisnim regulatornim agencijama ili se uopšte ne reguliše. Nezavisni regulatori treba da onemoguće/ublaže monopole, da regulišu da svaki proizvod iz kogeneracije bude dostupan potrošaču, ali i profitabilan, i da nema prelivanja sredstava sa jednog proizvoda na drugi ili u druge delatnosti. Ima zemalja kod kojih je pod ingerencijom jednog regulatora i toplota i električna energija. Poseban je slučaj u zemljama EU u kojima je na snazi Directive 2004/08/EC koja ne propisuje nijednu metodu za tarifikaciju, ali načelno preporučuje da svaka zemlja članica EU, u okviru navedene Directive donese propise i da preko nezavisnih regulatora spreči pojavu monopola, onemogući prelivanje sredstava i uvede stimulativne mere za unapreďenje kogeneracije (naprimer, preko zelenih sertifikata, feed-in tarifa ili slično). Veoma često slobodno tržište može dovesti do nenormalnosti u formiranju cena (primer Kalifornije) pa se preporučuje da se preko nezavisnih regulatornih agencija regulišu (upravljaju) cene i otklone nedostaci delovanja tržišta. Studija ukazuje na odreďene probleme u razvoju sistema daljinskog grejanja u zemljama u tranziciji, što je simbolično dato na Slici 17. Slika 17. Problemi u razvoju i radu sistema daljinskog grejanja zemalja u tranziciji 12

13 3.2 Evropska pomoć u formiranju Agencije za energetiku Srbije: OdreĎivanje cena toplotne i električne energije u kombinovanoj proizvodnji TE-TO, juli 2005, U okviru Evropske pomoći i saradnje oko formiranja Agencije za energetiku Srbije, 2005 godine, uraďen je materijal pod nazivom: Kreiranje i delovanje Agencije za energetiku u Srbiji Evropska pomoć /D/SV/YU Poglavlje 2.2, Odeljak 7: OdreĎivanje cena toplotne i električne energije u kombinovanoj proizvodnji TE-TO Verzija 2.0 Konačna verzija Datum: juli UraĎeno od strane KEMA (Holandija) u saradnji sa IPA (V. Britanija) i Rocas (Grčka). 3.3 Metododologija TE-TO Novi Sad Aktuelni metod za obračun troškova toplote Komercijalni odnosi TE-TO Novi Sad i JKP Novosadska toplana regulisani su dugoročnim ugovorm koji je sklopljen 2002 godine. Cena toplotne energije sastoji iz varijabilnih i ostalih troškova. Varijabilni troškovi za toplotu se obračunavaju srazmerno izmerenim količinama potrošenog goriva u odnosu na isporučenu električnu enerergiju, toplotu, tehnološku paru i prema usvojenim normativima, a ostali troškovi se obračunavaju u odnosu na rashode bez varijabilnih troškova, sa faktorom ućešća toplotne snage u ukupnoj snazi TE-TO (50%) i procentualnim učešem potrošnje goriva JKP Novosadska toplana (50%) u potrošnji goriva u TE-TO Novi Sad (donje formule). Po svojoj strukturi metodologija TE-TO Novi Sad odgovara ekonomsko (troškovno)-tržišnim uslovima sa elementima eksergijske metode. Ovde se uštede/benefiti u primarnoj energiji dosta ravnomerno raspodeljuju na učesnike (TE-TO Novi Sad i JKP Novosadska toplana). 3.4 Komercijalna metodologija MF Pošto termodinamičke metode ne uzimaju dovoljno u obzir tržišne uslove i rizike poslovanja, Mašinski fakultet - Beograd, je u okviru ugovorenih termotehničkih ispitivanja TE-TO Novi Sad , predložio komercijalni metod za tarifikaciju toplotne energije (C t TE-TO ) prema formuli: C t TE-TO = k x CG. Koeficijent k zavisi od vrste postrojenja, goriva, odnosa proizvedenne električne energije i toplote, cene električne energije na tržištu, stepena korisnosti bloka, ražima rada, količine preuzete toplote iz TE-TO i sl. CG je cena goriva. IzmeĎu vrednosti k min,te-to i k max,to postoji prostor za komercijalne pregovore. Ovaj metod se može, u pogledu odreďivanja vrednosti koeficijenta k, kombinovati sa Ginterovom metodom. 3.5 Metodologija Slovenije U Sloveniji, prema Studiji svetske banke, nacionalna regulativa je usklaďena sa propisima EU. Agencija za energiju je osnovana 2001 godine i reguliše odnose na otvorenom tržištu električne energije i gasa. Za elektrane male snage sa obnovljivim resursima su uvedene feed-in tarife. Za proizvoďače i distributere toplotne energije uvedena je jedinstvena metodologija koja je prilagoďena uslovima u Sloveniji, po ugledu na pojedine zemlje EU. 13

14 3.6 Osnovni principi troškovno-tržišne metodologije trougao cena za tarifikaciju električne i toplotne energije, koje se proizvode u TE-TO/kogeneraciji Zbog nedostataka u termodinamičkim metodama sve više se primenjuju ekonomsko-tržišne metode. Jedna od takvih je trougao cena ili Ginterova metoda. Na osnovu obračuna ukupnih troškova mogu se odrediti planirani ukupni troškovi (T ТЕ-TO ) proizvodnje TE-TO za planski period i minimalna neophodna dobit (P min ), koja je neophodna za normalan razvoj TE-TO. Polazeći od ukupnih rashoda i minimalne neophodne dobiti za TE-TO izračunava se ukupan prihod TE-TO R min TE-TO = T ТЕ-TO + P min Na osnovu marketinških istraživanja tržišta prognoziraju se planske cene električne i toplotne energije na tržištu, a uključujući i troškove za prenos, izračunavaju se tarife za električnu i toplotnu energiju koje će se isporučivati iz TE-TO (C ee ТЕ-TO i C t TE-TO ). Radi pojašnjenja posebnosti formiranja tarifne mreže za TE-TO treba uočiti da se troškovi za proizvodnju električne i toplotne energije u kogeneraciji mogu raspodeljivati izmeďu dva vida proizvodnje raznim načinima, ali pošto se suma svih troškova takve proizvodnje ne menja, onda rezultati svih mogućih varijanti raspodele mogu se postaviti na jednu pravu (Slika 18) tako zvani trougao cena ili Ginterov trougao. U tom slučaju, ako se svi troškovi TE- TO pripišu samo električnoj energiji, tada se dobija tačka preseka prave sa ordinatnom osom (specifični troškovi za električnu energiju su maksimalni, a specifični troškovi za proizvodnju toplote su jednaki nuli). Ako se pak svi troškovi TE-TO pripišu toploti, tada se dobija tačka presaka prave sa abscisnom osom (specifični troškovi za toplotu su maksimalni, a specifični troškovi za električnu energiju su jednaki nuli). Sve moguće varijante raspodele troškova izmeďu proizvedene električne i toplotne energije u kogeneraciji leže na pravoj koja spaja te dve tačke, formirajući uzajamno povezane parove. Na taj način, znajući sumu ukupnih troškova TE-TO u obračunskom periodu, obim robne proizvodnje kao i dobit, koju je neophodno uneti u tarife, moguće je odrediti trougao cena za tarifne parove. Takva uzajamna zavisnost se naziva terifna mreža data na Slici 18. Ograničenja za svaki od izabranih parova na datoj mreži su spoljni faktori, odreďeni cenom električne energije na tržištu i alternativnim načinima snabdevanja potrošača toplotom iz bilo kojih enrgetskih resursa, uzimajući u obzir dodatne troškova, potrebne za transformaciju resursa u potrebnu formu (vrela voda, temperatura vazduha u prostorijama i sl.). Ako se na apscisnoj osi postavi vrednost troškova alternativne toplotne energije, a na ordinatnoj osi postavi vrednost troškova za alternativnu električnu energiju, tada će se kao što se može videti sa Slike 18., formirati pravougaonik koji ogranučava tarifnu mrežu sa dve strane. Prema tome svi ekonomski opravdani parovi tarifa za TE-TO se nalaze na izdvojenom boldiranom (deo prave BC) delu hipotenuze Ginterovog trougla. Slika 18. Trougao cena Ginterov trougao Slika 19. Poboljšan Ginterov trougao 14

15 Tačka A, predstavlja tačku ekvivalentne ravnoteže na tržištu električne i toplotne energije, tj. upravo taj tarifni par električne i toplotne energije odreďuje nivo cena pri odvojenoj proizvodnji. Ako hipotenuza pravougaonika Gintera (za neku TE-TO) prolazi iznad te tačke (A), tada će u datim ekonomskim (tržišnim) uslovima svi parovi tarifa za električnu i toplotnu energiju iz neke TE-TO, obračunati po troškovnoj metodi, u odnosu na alternativni način snabdevanja električnom i toplotnom energijom, dovesti datu TE-TO da nije konkurentna na tržištu. U ostalim slučajevima konkurentni parovi tarifa TE-TO ležaće na odresku BC (Slika 18.). Dovoljan uslov za funkcionisanje TE-TO na tržištima električne i toplotne energije je mogućnost da TE-TO uspostavi takve prodajne cene svojih proizvoda koji nisu iznad tržišnih, tj. nisu iznad proizvodnih cena u alternativnim izvorima. Ako se pomoću trougla Gintera može naći tarifni par koji zadovoljava navedeni uslov, tada je rad TE-TO ekonomski opravdan i nema nikakve osnove pokušavati posebno obavljati podelu na varijabilne i fiksne troškova i tako odreďivati proizvodne cene svakoga od vidova energije radi ugovaranja i naplate energije. Tim pre, što se poreska politika za električnu i toplotnu energiju ne razlikuje, pa prema tome moguće je obračunavati jedinstvene poreske stope ne razdvajajući ih po vidovima proizvoda, pa se može preporučiti: Primena predloženog ekonomsko-tržišnog metoda omogućava ne samo da se naďu uzajamno prihvatljive vrednosti tarifa u TE-TO, nego omogućava i elastično reagovanje na uspostavljenom stanju na maloprodajnim tržištima električne i toplotne energije, i pre svega, na mogućnost pojave konkurenata na tržištu toplotne energije. Tada, da se ne bi izgubili redovni kupci, TE-TO treba da bude spremna da prodaje toplotu po ceni, jednakoj ili nešto nižoj od one po kojoj potrošač može nabaviti toplotu na drugi način. Moguće je regulisanje cena i preko nezavisnog regulatora zbog nedostataka na tržištu i klimatskih promena. Pošto proces kogeneracijske proizvodnje električne i toplotne energije u TE-TO uključuje 2 strane: proizvoďača toplote/prodavca i potrošača/kupca toplote, u najprostijem slučaju, profit i rizici se mogu deliti izmeďu njih na jednake (ili dogovorene) delova. U stvarnosti, situacija je mnogo složenija, pošto postoji mnogo kapaciteta koji rade u energetskom sistemu, koji isporučuju električnu energiju velikom broju potrošača. Znači, u tržišnim uslovima, izrada tarifa za električnu i toplotnu energiju proizvedenu u TE- TO je prvenstveno ekonomsko, a ne neko drugo pitanje i zavisi od stanja na tržištu i mera regulatora. Na Slici 19. je pokazan poboljšan Ginterov trougao koji uzima u obzir detaljniju analizu troškova. Tačka C odgovara prvoj alternativi dogovora, odnosno fizičkom metodu za raspodelu potrošnje goriva (kada je ceo benefit kogeneracije pripisan struji). Tačka B odgovara drugoj alternativi dogovora, odnosno električnom metodu (kada je ceo benefit kogeneracije pripisan toploti). Linija A A odgovara tržišnoj ceni toplote, a linija A A odgovara tržišnoj ceni električne energije. Kupac toplote želi odreďen popust na cenu toplote od TE-TO i od vlasnika vrelovodne mreže na primer, da će oni prodavati toplotu po ceni koja odgovara tački C a kupac električne energije bi želeo da kupi po ceni označenoj tačkom B. Razlika tarifa B B odgovara troškovima za prenos i distribuciju električne enrgije. Tačka K odgovara tarifama koje zadovoljavaju TE-TO i energetsku kompaniju, uzimajući u obzir troškove za razvoj energetskog sistema. Oblast DB C odgovara zoni tarifa koje se mogu ugovarati izmeďu partnera. Navedeni metod u raznim verzijama se može dogovarati izmeďu ugovornih strana, dosta je jednostavan i transparentan, a regulatoru može poslužiti kao kontrolni mehanizam za ptaćenje i oklanjanje tržišnih nedostataka (za nezavisno regulisanje toplotne i električne enrgije). 15

16 Cene električne i toplotne energije koje uključuju stvarne troškove i minimalnu dobit mogu se tretirati kao planske cene po kojima se mogu izraďivati godišnji planovi TE-TO i TO i po kojima se može obavljati akontaciono fakturisanje, a nakon završnog račune mogu se uraditi konačni obračuni. 4. ZAKLJUČAK Savremeni gasno-parni blokovi rade sa visokom efikasnošću, brže i jeftinije se grade od blokova na čvrsto gorivo i po svojim fleksibilnim performansama približili su se HE. U svetu i Evropi je doneto mnogo propisa za unapreďenje kolaborativnih sistema TE-TO/sistemi daljinskog grejanja. Na tržištu je veliki izbor gasno-parnih postrojenja visoke energetske efikasnosti. Danas je najzahtevnije komercijalno pitanje kod TE-TO tarifikacija električne i toplotne energije i utvrďivanje pokazatelja uspešnog poslovanja i kvaliteta procesa transformacije energije. Tarifikacija električne i toplotne energije na bazi metodologija za raspodelu potrošnje goriva na električnu i toplotnu energiju, koje se baziraju na termodinamičkim osnovama, u svetu i zemljama EU, postaje prošlost jer te metode, ne prepoznavaju tržište i efekte klimatskih promena. U te svrhe sve više se koriste metode zasnovane na ekonomsko-tržišnim principima. Predložena metodologija u ovom radu je doprinos pokušajima objektivnije tarifikacije električne i toplotne energije iz kolaborativnih sistema TE-TO/SDG u Srbiji. Literatura [1] Zakon o energetici Srbije, 2004 [2] Program ostvarivanja strategije razvoja energetike Srbije do godine za period od godine, 2005 [3] Plan rada i razvoja EPS-a , 2008 [4] Prethodna studija opravdanosti sa generalnim projektom rekonstrukcije ili izgradnje novog gasno-parnog bloka u TE-TO Novi Sad, KNJIGA 1-aneks 1: tehno-ekonomska analiza izbora varijantnog rešenja varijanta A5, Energoprojekt - ENTEL, 2008 [9] Combined Heat and Power Evaluating the benefits of greater global investment, International Energy Agency (IEA), 2008 [10] EU Cogeneration Directive 2004/8/EC, EU 2004 [11] KEMA, IPA, Rocas Kreiranje i delovanje Agencije za energetiku u Srbiji, Evropska pomoć /D/SV/YU, Poglavlje 2.2, Odeljak 7: OdreĎivanje cena toplotne i električne energije u kombinovanoj proizvodnji TE-TO, 2005 [12] Termotehnička ispitivanja parnog turbopostrojenja TE- TO Novi Sad T1 snage 135 MW, Mašinski fakultet, Beograd, Laboratorija za toplotne turbomašine, 2009 [13] Metodologija raspodele troškova kombinovane proizvodnje električne i toplotne energije kod parnih postrojenja, Mašinski fakultet, Beograd, Laboratorija za toplotne turbomašine, 2010, [14] Termotehnička ispitivanja parnog turbopostrojenja TE-TO Novi Sad T2 snage 110 MW, Mašinski fakultet, Beograd, Laboratorija za toplotne turbomašine, 2010 [15] От холада к теплу политика в сфере теплоснабжениа в странах с переходнои економикои, Международное енергетическое агенство, 2004, [16] District Heating and Cooling: Environmental Technology for the 21 Century, IEA 2002, [17] District Heating and Cooling, A Vision Towards , EU, 2009, [18] G8/G20 Programe Aiming at a clean, clever and competetive eneggy future, IEA 2008, [19] The International CHP/DHC Collaborative, IEA 2007, [20] Combined heat & power, Evalueting the benefits of global investment, IEA 2008, [21] Cogeneration and District Heating, Sustainable energy technologies for today an tomorow, IEA 2009Combined heat / powerchchp/dhc Collaborative, IEAcleveray s TECHNOLOGY [22] National Action Plan for Energy Effi ciency, Vision for 2025: A Framework for Change, Duke Energy, 2008, CTIVE [23] The International CHP/DHC Collaborative, Country Profiles, SCORCARDS IEA 2008, 2009, [24] Gas turbines for cogeneration - efficiency is everything, Cogeneration and On-Site Power Production March,

17 [25] UK decentralized applying the WADE economic model, COSPP Maj 2006cle n Europe al [26] GE Energy H SYSTEM World s most advanced combined cycle technology B [27] Tariffs for Elactricity and Heat from Cogeneration Stations, E. K. Arakelyan, Termal Engeneering, 2006, [28] Praćenje, analiza i optimizacija rada TE-TO Novi Sad u grejnoj sezoni 2009/2010. Mašinski fakultet, Beograd, Laboratorija za toplotne turbomašine, 2010 [29] Zoran Obradović, Vitomir Kravarušić Restrukturiranje TE-TO Novi Sad, novi projekat izgradnje gasno - parnog bloka, Novosadski sajam energetike, 2007, [30] Zoran Obradović, Vitomir Kravarušić, Nova vizija TE-TO Novi Sad izgradnja gasnoparnog bloka visoke energetske efikasnosti, ELEKTRANE 2008, [31] Steve Hodgson, Successful policies for CHP and district energy, COSPP, avgust 2009, [32] Fiona Riddoch, Prospects for cogeneration in Europe, COSPP, avgust 2009, [33] Формирование тарифов на ТЕЦ в риночних условиах, В. А. Малафејев, Теплотехника 2003, [34] Implementing Agreement of District Heating and Cooling, including the integration of CHP, IEA, 2009, [35] Regulation of Heat and Electricity Produced in Combined-Heat-and-Power Plants, The World Bank Washington, D.C., oktobar,