Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i modeli primjene na nacionalnom nivou

Transcription

1 Neven Dui} 1, Marko Lipoš}ak 2, Tihomir Žili} 1, Igor Raguzin 3, Dra`en Lon~ar 1, Hrvoje Petri} 4, Željko Bogdan 1 1 Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveu~ilišta u Zagrebu 2 EKONERG Institut za energetiku i zaštitu okoliša d.o.o., Zagreb 3 Ministarstvo gospodarstva, rada i poduzetništva, Zagreb 4 Energetski Institut Hrvoje Požar, Zagreb Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i modeli primjene na nacionalnom nivou Stru~ni rad UDC: : BIBLID: X, 29 (2003), 1-4, Liberalizacija tržišta te deregulacija cijena elektri~ne energije u skladu sa evropskom regulativom dovode kogeneraciju elektri~ne energije i topline u otežanu tržišnu situaciju. S druge strane, zna~aj koji kogeneracija ima u pove}anju energetske efikasnosti, i time doprinos smanjenju emisija stakleni~kih plinova i sigurnosti dobave, stvara nužne pretpostavke za posebnim pristupom kogeneracijskoj proizvodnji. Evropska regulativa priznaje kogeneraciji tu poziciju te zagovara pove}anje njenog udjela u ukupnoj opskrbi elektri~nom energijom, ali prepušta nacionalnim zakonodavstvima da definiraju relevantne mehanizme i mjere. U radu je prikazan portugalski pristup, koji je vrlo povoljan za kogeneratore, a baziran je na modelu izbjegnutog troška, te je dan pregled hrvatske leg is la tive u podru~ju kogeneracije, koja je, me utim, još u procesu nastajanja. Tarifni modeli su zatim primijenjeni na primjeru velikog industrijskog postrojenja, te za slu~aj mikrokogeneracije za stambenu zgradu, pomo}u modela mcogen. U radu su prezentirani model i rezultati tehnoekonomske analize tih dvaju postrojenja, te analiza osjetljivosti parametara ekonomske isplativosti. Klju~ne rije~i: kogeneracija, energetsko zakonodavstvo Uvod Energija je nužan resurs za tehni~ki i ekonomski razvoj suvremenog svijeta te je uklju~ena u sve aspekte društvenog života. To se posebno odnosi na gusto naseljena ur - 65

2 bana podru~ja koja imaju visoki nivo aktivnosti povezanih uz potrošnju energije i stoga velik utjecaj na okoliš. Me utim, dok visoka gusto}a naseljenosti rezultira povišenim one~iš}enjem okoliša, uz nju povezana visoka potreba za raznim oblicima energije otvara mogu}nosti za redukciju specifi~ne potrošnje energije [1]. Jedna od efikasnijih opcija u tom smislu je korištenje kogeneracijskih postrojenja za opskrbu energijom. Kogeneracija se definira kao sekvencijalno korištenje primarne energije goriva za proizvodnju dvaju korisnih energetskih oblika: toplinske energije i mehani~kog rada [2]. Pritom se dobiveni mehani~ki rad naj~eš}e koristi za dobivanje elektri~ne energije dok se toplinska energija može koristiti u raznim tehnološkim procesima, procesima grijanja te u procesima hla enja. Prednosti kogeneracijskih sustava pred klasi~nim sustavima s odvojenom opskrbom raznih oblika energije proizlaze prije svega iz visoke efikasnosti kogeneracijskih sustava. Koliko je ta efikasnost viša ~ak i u slu~aju usporedbe s visokoefikasnim kom bi elektranama na prirodni plin vidljivo je iz sl. 1. Pritom treba istaknuti da je ovakav stupanj iskoristivosti kogeneracijskog postrojenja svojstven režimu rada pri kojem se utroši sva toplinska energija proizvedena u sustavu [3]. Slika 1. Usporedba odvojene opskrbe energijom i kogeneracijskog sistema Direktna posljedica visoke efikasnosti kogeneracijskih postrojenja niske su vrijednosti emisija CO 2 u atmosferu pri njihovom radu. S obzirom da postoje jake indicije da bi pove}anje koncentracije CO 2 u atmosferi moglo kroz efekt staklenika utjecati na fenomen globalnog zatopljenja Ujedinjeni Narodi zapo~eli su proces ublažavanja klimatskih promjena potpisuju}i UNFCCC konvenciju (United Na tions Frame work Con ven - tion on Cli mate Change) na skupu u Rio de Janeiru Do sada najzna~ajniji dokument nazvan po gradu doma}inu Kyoto Protokol [4], potpisan je na tre}em skupu godine. ^lanice Evropske Unije (EU), kao i zemlje kandidati za ~lanstvo, me u kojima je i Republika Hrvatska (RH), potpisale su i ratificirale UNFCCC konvenciju te potpisali Kyoto Protokol. Zemlje ~lanice su Protokol i ratificirale, te se o~ekuje njegovo 66

3 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) stupanje na snagu nakon o~ekivane ratifikacije od strane Rusije. U slu~aju stupanja na snagu i njegove ratifikacije, RH je preuzela obvezu smanjenja emisije stakleni~kih plinova za 5% u odnosu na baznu godinu, za pe riod od do [5], dok je EU preuzela obavezu smanjenja za 8%, ali je ta obaveza neravnomjerno raspodijeljena po zemljama ~lanicama, od kojih je Por tu gal dobio mogu}nost pove}anja emisija za 27%. U tom svjetlu, šira primjena kogeneracijskih postrojenja svakako bi bila korak u smjeru izvršenja ovih obaveza. Tako er, u vrijeme visokih cijena primarnih energenata, te njihove nesigurne dobave zbog geopoliti~kih nestabilnosti, pove}anje energetske efikasnosti važan je na~in smanjenja ovisnosti o uvoznim primarnim energentima. Ovo je vrlo važan el e ment pri pravljenju energetskih strategija. Veli~ina odnosno kapacitet kogeneracijskih postrojenja mogu znatno varirati. Tako danas imamo postrojenja veli~ine od 1 kw e koja se ugra uju u ku}anstva, do postrojenja reda veli~ine 200 MW e kakvo je npr. novoizgra eno kom bi kogeneracijsko postrojenju u TE-TO na Žitnjaku. Podjela kogeneracijskih postrojenja do danas nije definitivno standardizirana pa mnogi autori navode razli~ite podjele kogeneracijskih postrojenja s obzirom na njihovu elektroenergetsku snagu. U tom smislu kogeneracijska postrojenja mogu se podijeliti na velike kogeneracijske sustave unutar sustava daljinskog grijanja te na kogeneracijske sustave u rasponu snage od 1kW e do naj~eš}e 8 10 MW e. S obzirom da je raspon snaga za potonje primjetno velik, unutar ove grupe u ve}ini slu~ajeva se još uvodi podjela na mala ili mini postrojenja snage do 500 kw e, te mikrokogeneracijska postrojenja pod kojima se uglavnom spominju postrojenja snage do 50 kw e. U kogeneracijskom sektoru RH važno mjesto pripada sustavima daljinskog grijanja u Zagrebu, Osijeku i Sisku, koje održava tvrtka HEP Toplinarstvo. Planovi razvoja ove tvrtke vezani su isklju~ivo za kogeneraciju. Nastoji se održati trend priklju- ~ivanja zagreba~kih naselja na sustave daljinskog grijanja (CTS), koji toplinsku energiju dobiva kogeneracijom iz EL-TO i TE-TO. Tako }e se smanjiti gubitci u opskrbi i osigurati ekonomi~no poslovanje sa znatnim ekološkim efektima. Tako er, u planu je i proširenje podru~ja opskrbe na velike sportske i bolni~ke objekte, te spajanje stadiona i SRC Maksimir na CTS, kojima se osim grijanja nudi i hla enje pomo}u tehnološke pare. KBC-u Rebro ponu ena je mogu}nost opskrbe elektri~nom, toplinskom i rashladnom energijom, što bi bio prvi korak u razvoju bolni~ke energetike. Osim u Zagrebu, Osijeku i Sisku, nudi se grijanje i u ostalim gradovima kontinentalne Hrvatske, sustavom industrijskih kotlovnica, koje su u ve}em dijelu zastarjele, neefikasne, a poslovanje je optere}eno visokim troškovima održavanja. Postoji svijest da su manja kogeneracijska postrojenja jedino opravdano tehnološko rješenje za održavanje toplinarstva u kontinentalnoj Hrvatskoj. HEP }e na primjeru Velike Gorice i prakti~no pokazati kako kogeneracija doprinosi dobrobiti lokalne zajednice. U Velikoj Gorici HEP }e u suradnji s lokalnom samoupravom izgraditi kogeneracijsko postrojenje, koje }e zamijeniti postoje}i neu~inkoviti sustav mini toplana i kotlovnica. U kom bi kogeneracijskom postrojenju pored plinskog i parnog turboagregata te kotla na ispušne plinove predvi en je i kotao za spaljivanje biomase, odnosno drvnog otpada kojeg ima mnogo u okolici Velike Gorice i koji se 67

4 neracionalno spaljuje. Postrojenje }e osigurati 80 MW raspoložive toplinske snage i omogu}iti proizvodnju do 20 MW elektri~ne energije te osigurati ve}u brigu za okoliš. Evropska regulativa Za kogeneraciju relevantna regulativa obuhva}a Direktivu 2003/54/EC o tržištu elektri~ne energije [6], Direktivu 2003/54/EC o tržištu prirodnim plinom [7], Direktivu 2004/8/EC o poticanju kogeneracije [8], te Direktivu 2001/77/EC o promicanju proizvodnje elektri~ne energije iz obnovljivih izvora [9]. Svrha Direktive 2004/8/EC je stvoriti okvir za promicanje i razvoj visokou~inkovite kogeneracije toplinske i elektri~ne energije temeljene na korisnoj toplinskoj potrošnji, pove}ati energetsku u~inkovitost uz ostvarenje uštede primarne energije (današnja EU zavisnost 50%, procjena oko 70%), pove}ati sigurnost opskrbe energijom, utvrditi ujedna~enu metodu prora~una elektri~ne energije iz kogeneracije i preporuke za implementaciju, uzimaju}i u obzir nacionalne specifi~nosti s naglaskom na klimatskim i ekonomskim uvjetima. Prema Direktivi ukupna se iskoristivost definira kao: CHP h E H F gdje je: E elektri~na energija dobivena iz kogeneracije, H korisna toplinska energija, a F potro{ena koli~ina goriva. Visokou~inkovita kogeneracija je ona koja ostvaruje uštedu primarne energije od najmanje 10% u odnosu na odvojenu proizvodnju toplinske i elektri~ne energije, odnosno za male (<1 MW e ) i mikro (<50 kw e ) kogeneracije, svaka ušteda primarne energije: 1 PES= 1 CHP Hh H + CHPE Ref RefE h 100% Do 21. velja~e Evropska Komisija (EC) }e utvrditi harmonizirane referentne vrijednosti iskoristivosti za odvojenu proizvodnju toplinske i elektri~ne energije uzimaju}i u obzir: godinu izgradnje, tip postrojenja, vrstu goriva, prekograni~nu razmjenu elektri~ne energije, miks goriva, i klimatske uvjete. Prva revizija tih vrijednosti }e se napraviti 2011, a zatim svake ~etiri godine. Garancija porijekla elektri~ne energije Najkasnije šest mjeseci nakon utvr ivanja ujedna~enih referentnih vrijednosti za iskoristivost, zemlje ~lanice trebaju osigurati utvr ivanje garancija o porijeklu po 68 h h (1) (2)

5 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) objektivnim, transparentnim i nediskriminatornim principima. Garancije trebaju specificirati: donju ogrjevnu vrijednost goriva, na~in korištenja proizvedene topline, da tum i mjesto proizvodnje, koli~inu elektri~ne energije iz visokou~inkovite kogeneracije, i ostvarenu uštedu primarne energije. Garancije moraju biti me usobno priznate od zemalja ~lanica EU. Eventualno odbijanje prihva}anja mora biti temeljeno na objektivnim, transparentnim i nediskriminiraju}im kriterijima. Krajnju procjenu donosi EC s pravom prisile. Nacionalni potencijali za korištenje visokou~inkovite kogeneracije Napraviti analizu temeljenu na dobro dokumentiranim znanstvenim rezultatima (u skladu s Aneksom IV direktive o kogeneraciji) koja mora utvrditi: raspoložive potencijale za korisnom toplinom i rashladnim u~inom, kao i raspoloživost goriva i drugih energetskih izvora, i prepreke koje onemogu}avaju korištenje kogeneracije (cijene i troškovi, pristup gorivima i prijenosnom sustavu, administrativne pro ce dure, pomanjkanje internalizacije eksternih troškova. Zemlje ~lanice }e prvi put 2007, a zatim svake 4. godine procjenjivati progres u smjeru pove}anja udjela visokou~inkovite kogeneracije. Mjere podrške Zemlje ~lanice trebaju osigurati mjere podrške visokou~inkovitoj kogeneraciji temeljene na zadovoljenju potreba za korisnom toplinom i uštedama primarne energije u svjetlu mogu}nosti smanjenja energetske potrošnje, kroz ekonomski provedive i ekološki prihvatljive mjere. EC }e analizirati mjere podrške za svaku zemlju i procjenjivati uspješnost ostvarenja zacrtanih ciljeva Direktive te da li mjere podrške osiguravaju uvjete koji stimuliraju ulaganja u kogeneraciju. Prijenosni sustav i tarife Za osiguranje prijenosa i distribucije elektri~ne energije iz visokou~inkovite kogeneracije, trebaju se primijeniti ~lanci 7(1), (2) i (5) Direktive 2001/77/EC o obnovljivim izvorima [9] te relevantne odredbe direktive o op}im pravilima unutrašnjeg tržišta elektri~ne energije (2003/54/EC). 69

6 Zemlje ~lanice trebaju osigurati kogeneracijskim proizvo a~ima mogu}nost kupnje bazne (remont) i vršne (nedostatak kapaciteta) elektri~ne energije po javno obznanjenim tarifama i uvjetima. Uz obavještavanje EC, zemlje ~lanice mogu osigurati povlašteni pristup prijenosnoj mreži elektri~ne energije proizvedene u visokou~inkovitim kogeneracijskim postrojenjima (uklju~uju male i mikro kogeneracije). Administrativne pro ce dure Zemlje ~lanice }e vrednovati postoje}i zakonodavni okvir u pogledu administrativnih procedura koje se odnose na visokou~inkovitu kogeneraciju s namjerom: stimulacije projektiranja kogeneracijskih jedinica temeljenih na ekonomski opravda-...noj potrošnji korisne topline, smanjenja regulatornih i neregulatornih prepreka za pove}anje kogeneracije, i osiguranja da pravila budu objektivna, transparentna i nediskriminatorna. Aneks I: Kogeneracijske tehnologije koje pokriva Direktiva (a) kombinirani proces plinske tur bine s iskorištavanjem otpadne topline, (b)protutla~ne parne tur bine, (c) kondenzacijske parne tur bine s oduzimanjem pare, (d)plinske tur bine s iskorištavanjem otpadne topline, (e) motore s unutarnjim izgaranjem, (f) mikroturbine, (g) Stirling motore, (h)gorive }elije, (i) parne strojeve, (j) organske Rankinove procese, i (k) sve ostale tehnologije koje predstavljaju simultanu proizvodnju toplinske i elektri~ne/mehani~ke energije u jednom procesu. Aneks II: Prora~un elektri~ne energije iz kogeneracije (a) Proizvodnja elektri~ne energije iz kogeneracije smatra se da je jednaka ukupnoj godišnjoj proizvodnji: za jedinice tipa (b), (d), (e), (f), (g) i (h) s ukupnom godišnjom iskoristivosti od najmanje 75%, za jedinice tipa (a) i (c) s ukupnom godišnjom iskoristivosti od najmanje 80%, (b)za jedinice koje ne zadovoljavaju (a) vrijedi: E CHP = H CHP C (3) Prora~un elektri~ne energije mora se temeljiti na stvarnom faktoru snage. Ako nije poznat trebaju se koristiti vrijednosti iz tabl

7 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) Tablica 1. Faktori snage Tip jedinice Kombinirani proces plinske turbine s iskorištavanjem otpadne topline Faktor snage 0,95 Protutla~na parna turbina 0,45 Kondenzacijska parna turbina s oduzimanjem pare Plinska turbina s iskorištavanjem otpadne topline 0,45 0,55 Motor s unutarnjim izgaranjem 0,75 Aneks IV: Kriteriji za analizu nacionalnih potencijala za visokou~inkovitu kogeneraciju (a) Analiza nacionalnih potencijala mora uzeti u obzir: tip goriva koji dolazi u obzir, s posebnim osvrtom na mogu}nost pove}anja udjela...obnovljivih izvora, tipove kogeneracijskih tehnologija koji dolaze u obzir, tipove odvojene proizvodnje toplinske i elektri~ne/mehani~ke energije koje bi viso-...kou~inkovita kogeneracija trebala zamijeniti, i mogu}nosti izgradnje novih i modernizacije postoje}ih kapaciteta. (b)analiza treba obuhvatiti procjenu efikasnosti troškova u odnosu na uštedu primarne energije i pove}anje udjela visokou~inkovite kogeneracije u nacionalnom energetskom miksu. (c) Analiza treba procijeniti potencijale u vremenskom okviru, 2010, 2015, i kao i odgovaraju}u procjenu troškova. Primjer prora~una plinske tur bine s kotlovima na otpadnu toplinu H = 597,51 GWh/god. E = 255,38 GWh/god. F = 974,70 GWh/god. CHPH h = H/F = 61,3% CHPE h = E/F = 26,2% RefH h = 86% RefE h = 40% PES = 26,89% C = E/H = 0,427 71

8 Portugalska regulativa Struktura postoje}e portugalske leg is la tive vezane uz kogeneraciju [10], koja još nije u skladu s novom kogeneracijskom direktivom, sastoji se od: glavnog zakona koji definira zakonodavni okvir, uvjete i pretpostavke tko se smatra kogeneracijskim proizvo a~em. Ovaj zakon stupio je na snagu 19. prosinca 1999, izmjena i dopuna glavnog zakona koje su stupile na snagu 10. prosinca 2001, uredbi o formiranju cijene, odnosno iznosa koji se mjese~no ispla}uje za isporu~enu elektri~nu energiju iz kogeneracijskog postrojenja u elektroenergetsku mrežu iz postrojenja ve}ih, odnosno manjih od 10 MW; uredba je stupila na snagu 15. sije~nja 2002, zakona koji regulira odnose i definira zakonski okvir u slu~aju upotrebe mikrokogeneracije (do 150 kw e ); zakon je stupio na snagu 25. ožujka 2002, uredbe o formiranju cijene, odnosno iznosa koji se mjese~no ispla}uje za isporu~enu energiju iz mikrokogeneracijskog postrojenja u elektroenergetsku mrežu; uredba je stupila na snagu 1. srpnja Postrojenja na srednjem naponu ve}a od 10 MW Formiranje mjese~nog iznosa koji se ima isplatiti vlasniku kogeneracijskog postrojenja za isporu~enu elektri~nu energiju u javnu elektroenergetsku mrežu vrši se primjenom slijede}ih izraza: gdje je: VRD m VRD m = PF m + PV m + PA m (4) iznos koji se mjese~no ispla}uje vlasniku kogeneracijskog postrojenja za isporu~enu elektri~nu energiju u elektroenergetsku mrežu, PF m tzv. fiksni mjese~ni dio, PV m tzv. varijabilni mjese~ni dio, i PA m dodatak zbog o~uvanja okoliša. Indexi m mjese~na vrijednost, ref referentna vrijednost definirana svake godine, p vršna (peak) vrijednost. Fiksni mjese~ni iznos IPCdez PSm PFref CPOTmPOTp,m [ /mj.] (5) IPC gdje je: PF ref referentni fiksni mjese~ni iznos [ /kwh]. Odre uje se svake godine, a vrijedi za cijeli pe riod od 10 godina (na koliko se sklapa ugovor o isporuci energije u mrežu), 72 ref

9 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) CPOT m POT p,m IPC dez IPC ref gdje je: bezdimenzionalni faktor koji izražava koliko isporu~ena energija iz kogeneracije doprinosi kvaliteti naponskih prilika u mreži. Odražava kvalitetu isporu~ene energije, prosje~na snaga [kw] koju je postrojenje ostvarivalo pri isporuci energije u mrežu za vrijeme vršnih sati po tarifnom sustavu (4 tarifni sustav, mjerni intervali od 15 min), inflacija u prethodnom prosincu, i inflacija u referentnoj godini. CPOT = (1 NRM m )/0,85 (6) POT p,m = EEC p,m / NHM p,m (7) NRM m EEC p,m NMH p,m omjer broja mjerenja u vršnim satima kod kojih je snaga kogeneracije bila manja od 50% POTp,m i ukupnog broja mjerenja u vršnim satima, energija isporu~ena u mrežu tokom vršnih sati u mjesecu [kwh], i broj sati u mjesecu koji se prema tarifnom sustavu smatraju vršnim satima (peak hours). Varijabilni mjese~ni iznos gdje je: PVC m PVR m PVO m PV m = PVC m + PVR m + PVO m [ /mj.] (8) izbjegnuti troškovi vezani uz uštede na gorivu, izbjegnuti troškovi zbog nekorištenja prijenosne i distributivne mreže, i dio vezan uz ostale izbjegnute troškove. PVC m = PVC ref IPVC m EEC m KMHO (9) PVC ref IPVC m iznos koji korespondira sa troškovima goriva [ /kwh] koji bi bili potrebni za proizvodnju energije iz postrojenja ~ija je izgradnja izbjegnuta instalacijom kogeneracije. Iznos je fiksan a svake ga godine odre uje ministarstvo ekonomije, i faktor vezan uz trenutne mikroekonomske pokazatelje, odnosno uz cijenu nafte na tržištu, te~aj /$ te inflaciju. IPVC m TCUSD m IPC 0, 55ALB m 0, 45 ALB TCUSD IPC ref ref dez ref (10) ALB m prosje~na cijena nafte u prethodna dva trimestra ra~unaju}i na mjesec, izražena u US$, ALB ref prosje~na cijena nafte u godini prije mjeseca m, izražena u US$, TCUSD m prosje~ni te~aj /$ u mjesecu, 73

10 TCUSD ref prosje~ni te~aj /$ u prosincu prethodne godine, i KMHO faktor koji predstavlja odre enu modulaciju odnosa izme u intenziteta isporuke energije u vršnim i ostalim satima. Izabire se pri sklapanju ugovora o isporuci energije i u najve}em se broju slu~ajeva ne koristi, odnosno jednak je jedinici. IPCdez PVRm PVRref KPVRmEECpc,m (11) IPC PVR ref KPVR m referentni fiksni iznos izražen u [ /kwh] koji svake godine odre uje ministarstvo ekonomije a koji korespondira s izbjegnutim troškovima prijenosa i distribucije, i bezdimenzionalni faktor koji korespondira izbjegnutim troškovima prijenosa i distribucije a ovosi o deklariranoj snazi postrojenja u odnosu na mrežu (PGA) PGA = 30 MW KPVR = 1 30 MW < PGA > 40 MW KPVR = 1 0,1(PGA 30) PGA > 40 KPVR = 0 ref EEC pc,m PVO ref energija [kwh] isporu~ena tijekom promatranog mjeseca u mrežu za vrijeme vršnih sati, mjerena u intervalima od jednog sata. PVO PVO EEC IPC dez m ref m (12) IPC referentni odnosno fiksni mjese~ni iznos [ /kwh] odre en od strane ministarstva ekonomije svake godine a koji korespondira s ostalim izbjegnutim troškovima zbog instalacije kogeneracije. ref Dodatak zbog o~uvanja okoliša PA ref CCR ref CEA m EMI55 m h cal,m PA PA CCR CEA EEC KMHO IPC dez m ref ref m m (13) IPC referentna vrijednost emisija CO 2 koje bi bile uzrokovane radom postrojenja ~ija je izgradnja izbjegnuta instalacijom kogeneracije. Vrijednost se odre uje svake godine od strane ministarstva ekonomije i izražena je u /g, jedini~ni iznos emisija CO 2 izbjegnutih instalacijom referentne kogeneracije. Vrijednost ovog iznosa je 133 g/kwh, i bezdimenzionalni koeficijent vezan uz efikasnost kogeneracije. CEA m = (20 h cal,m 11) (2,5 0,004 EMI55 m )/7 (14) specifi~ni iznos emisija CO 2 [g/kwh] koje bi konvencionalno postrojenja (GTCC) emitiralo u promatranom mjesecu ukoliko bi koristilo gorivo istih karakteristika i imalo stupanj korisnosti odnosno efikasnost 55%. Vrijednost za postrojenje loženo plinom iznosi 370 [g/kwh], stupanj korisnosti (efikasnost) kogeneracijskog postrojenja, (a) h cal,m = h ver,m u slu~aju da je h ver,m < h dec 0,1 ili u slu~aju da je h ver,m = h dec, ref 74

11 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) (b) h cal,m = h dec u slu~aju da je h dec 0,1 = h ver,m, h ver, m verificirana efikasnost postrojenja u promatranom mjesecu, i h dec efikasnost kogeneracijskog postrojenja deklarirana od strane vlasnika kogeneracije prilikom dobivanja dozvole za rad. EE dec ET dec CB dec h dec = EE dec /(CB dec ET dec / 0,9) (15) h ver = EE m /(CB m ET m / 0,9) (16) deklarirani iznos godišnje proizvedene elektri~ne energije [kwh] u koji nije uklju~ena interna potrošnja pomo}nih ure aja. Iznos se deklarira prilikom dobivanja dozvole za rad, deklarirani iznos godišnje proizvedene upotrebljive toplinske energije [kwh] u koji nije uklju~ena interna potrošnja pomo}nih ure aja. Iznos se deklarira prilikom dobivanja dozvole za rad, deklarirani godišnji iznos primarne energije [kwh] utrošene za rad kogeneracijskog postrojenja, odre en pomo}u donje ogrjevne vrijednosti goriva, EE m iznos proizvedene elektri~ne energije [kwh] u promatranom mjesecu u koji nije uklju~ena interna potrošnja pomo}nih ure aja, ET m iznos proizvedene upotrebljive toplinske energije [kwh] u promatranom mjesecu u koji nije uklju~ena interna potrošnja pomo}nih ure aja, CB m iznos primarne energije [kwh] utrošene za rad kogeneracijskog postrojenja u promatranom mjesecu, odre en pomo}u donje ogrjevne vrijednosti goriva. Nakon isteka ugovornog perioda koji iznosi 10 godina ili 120 mjeseci, izraz za PA m se ra~una na isti na~in, uz razliku u ra~unanju CEA m koji se ra~una po slijede}em izrazu: CEA m = (20 h cal,m 11) (2,5 0,004 EMI55 m )/14 (17) Postrojenja na srednjem naponu manja od 10 MW Postupak formiranja mjese~nog iznosa koji se ima isplatiti vlasniku kogeneracije za isporu~enu elektri~nu energiju u mrežu u slu~aju postrojenja manjih od 10 MW gotovo je istovjetan prethodno opisanom postupku u slu~aju postrojenja ve}ih od 10 MW. Razlike u postupku, odnosno u formulama svode se na sljede}e: Izraz (4) modificiran je i u ovom slu~aju glasi: VRD m = [PF m + PV m + PA m ]/(1 LEV) (18) gdje je: LEV faktor koji predstavlja gubitke koji su izbjegnuti pri prijenosu i distribuciji zbog instalacije kogeneracijskog postrojenja, (a) za postrojenja ve}a od 5 MW, vrijednost LEV = 0,020, i (b) za postrojenja manja od 5 MW, vrijednost LEV = 0,040, Izraz (6): 75

12 (a) za postrojenja manja ili jednaka 1 MW glasi: CPOT m = 1 i (b) za postrojenja ve}a od 1 MW i manja od 10 MW glasi: CPOT m =(1 NRM m )/0,85. Izraz (11) modificiran je i glasi: PVR m IPCdez PVR EECpc,m (19) IPC gdje je: PVR jedini~na vrijednost [ /kwh] koja predstavlja izbjegnute troškove izgradnje i operacije elektroenergetske mreže zbog instalacije kogeneracijskog postrojenja. Vrijednost PVR ra~una se pritom prema izrazu: PVR = [13500 (POT pc,r,m 1000)] PVR ref /13500 (20) gdje je: POT pc,r,m srednja raspoloživa snaga ostvarena isporukom elektri~ne energije u elektroenergetsku mrežu za vrijeme vršnih sati u mjesecu. (a) POT pc,r,m = 1000 u slu~aju kad je POT pc,m <= 1000 kw, i (b) POT pc,r,m = POT pc,m u slu~aju kad je 1000 kw < POT pc,m < kw. Izraz (12) modificiran je i glasi: ref PVO PVO KMHO EEC IPC dez m ref m (21) IPC Izraz (14) modificiran je i glasi: CEA m = (20 h hom 11) (2,5 0,004 EMI55 m )/4 (22) gdje je: h hom ekvivalentna ili homologirana vrijednost stupnja korisnosti kogeneracijskog postrojenja, homologirana od strane Državne agencije za energiju. h hom = min[0,75; EE lic /(CB lic ET lic / 0,9)] (23) gdje je: EE lic vrijednost, certificirana pri dobivanju dozvole za rad, budu}e proizvedene elektri~ne energije [kwh] u koji nije uklju~ena interna potrošnja pomo}nih ure aja, ET lic vrijednost, certificirana pri dobivanju dozvole za rad, budu}e proizvedene toplinske energije [kwh] u koji nije uklju~ena interna potrošnja pomo}nih ure aja, i CB dec vrijednost, certificirana pri dobivanju dozvole za rad, budu}e godišnje utrošene primarne energije [kwh] u kogeneracijskom postrojenju, odre ena pomo}u donje ogrjevne vrijednosti goriva. Svaki put kada se napravi inspekcija stupnja korisnosti postrojenja od strane nezavisnog auditora koja je posljedica inicijative ili vlasnika kogeneracije ili državne agencije za energiju, dobiva se nova, verificirana vrijednost h ver stupnja korisnosti koji tada služi za odre ivanje h hom koji se odre uje na sljede}i na~in: 76 ref

13 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) (a) h hom = 0,75 kada je h ver >0,75, (b) h hom = h ver kada je h hom,v < h ver <= 0,75, (c) h hom = h hom,v kada je h hom,v 0,5 < h ver <= h hom,v, i (d) h hom = h ver kada je h ver < h hom,v 0,5 gdje je: h hom,v vrijednost h hom prije napravljene inspekcije. Mikrokogeneracijska postrojenja Regulativa vezana uz mala ili mikrokogeneracijska postrojenja sastoji se tako- er od zakona koji ure uje pravne okvire te uredbe o formiranju mjese~nog iznosa koji se ima isplatiti vlasniku kogeneracije za elektri~nu energiju isporu~enu u javnu elektroenergetsku mrežu. Pod mala ili mikrokogeneracijska postrojenja obuhva}ena ovim zakonom svrstavaju se postrojenja priklju~ena na niski napon. Njihova snaga pri isporuci elektri~ne energije u mrežu ne smije prelaziti 150 kw. Formiranje mjese~nog iznosa koji se ima isplatiti vlasniku mikrokogeneracijskog postrojenja za isporu~enu elektri~nu energiju u javnu elektroenergetsku mrežu vrši se primjenom slijede}ih izraza: gdje je: VRD m VRD VRD BTE C EEC IPC dez m ( ) m t m (24) IPC iznos koji se mjese~no ispla}uje vlasniku mikrokogeneracijskog postrojenja za isporu~enu elektri~nu energiju u elektroenergetsku mrežu, C t koeficijent koji korespondira s vrstom tehnologije koja se koristi C t = 0,01 [ /kwh] za Otto motore, C t = 0,015 [ /kwh] za plinske mikroturbine, C t = 0,020 [ /kwh] za Stirling motore, C t = 0,20 [ /kwh] za gorive }elije, C t = 0,20 [ /kwh] za PV panele, i C t = 0,015 [ /kwh] za ostale tehnologije. ref Hrvatska regulativa Sve zemlje EU preuzele su obavezu promjene odnosa u energetskom sektoru temeljem zajedni~kih pravila koja su odre ena direktivama EU za liberalizaciju tržišta elektri~ne energije i plina. U sklopu evrointegracijskih procesa RH }e cjelokupni koncept reforme energetskog sektora, kroz pravni i institucijski okvir, morati prilagoditi zahtjevima EU, dakako u granicama specifi~nog nacionalnog rješenja. 77

14 Hrvatski sabor je u srpnju godine usvojio novi zakonodavni okvir kojim se ure uju odnosi u energetskom sektoru: Zakon o energiji, Zakon o tržištu elektri~ne energije, Zakon o tržištu nafte i naftnih derivata, Zakon o tržištu plina i Zakon o regulaciji energetskih djelatnosti ( Narodne novine broj 68/2001, [11 15]). Ja~anje privatnog sektora u Hrvatskoj vezano uz postupno otvaranje i ja~anje energetskog tržišta, imat }e važnu ulogu u provo enju programa energetske u~inkovitosti i kogeneracije. Reforma energetskog sektora omogu}it }e poduzetništvu, odnosno privatnoj inicijativi u specifi~nom podru~ju u svojstvu, pravno jasno definiranog, statusa povlaštenog proizvo a~a energije i povlaštenog kupca, da za istodobnu proizvodnju elektri~ne i toplinske energije (kogeneracije) ostvari odre ene pogodnosti te konkurira u izgradnji energetskih postrojenja. Izrada pripadaju}ih zakonskih i podzakonskih akata je djelomi~no privedena kraju a dijelom je u tijeku. U smislu interpretacije novog energetskog zakonskog okvira, te izrade zakonskih i prate}ih provedbenih propisa, u kontekstu ciljeva i aktivnosti projekta Sus tain able De vel op ment of Cro atian Ca pac ity in CHP Sec tor, možemo izdvojiti sljede}e akte koji su u fazi izrade ili donošenja: (1) Strategija energetskog razvitka RH (NN. br. 38/2002), me u ostalim, utvr uje strateško podržavanje energetske u~inkovitosti i kogeneracije, te razmatra rješenja integracije energetskog sektora u zajedni~ko energetsko tržište EU. (2) Nacionalni energetski programi (pokre}e ih Vlada RH) definiraju jasne i razvidne strateške ciljeve i provedbene instrumente državne politike. Nacionalni energetski pro gram KOGEN sagledava kogeneraciju, a pokrenut je, zajedno s ostalim programima, posebnom odlukom Vlade RH u velja~i (3) Zakon o Fondu za zaštitu okoliša i energetsku u~inkovitost (Hrvatski sabor osniva se posebnim zakonom, predstoji 3. ~itanje) predstavlja financijsku instituciju ~iji bi predmet poslovanja obuhva}ao pribavljanje sredstava za financiranje projekata obnovljivih izvora energije, a predvi a se poticanje projekata kogeneracije. (4) Pravilnik o uvjetima za obavljanje energetske djelatnosti i o obliku, sadržaju i na~inu vo enja registra dozvola za obavljanje energetske djelatnosti (donosi ministar gospodarstva). Njima se propisuju uvjeti tehni~ke kvalificiranosti i stru~ne osposobljenosti koje moraju zadovoljavati pravne osobe radi dobivanja dozvole za obavljanje energetske djelatnosti koju izdaje Vije}e za regulaciju energetskih djelatnosti (u daljnjem tekstu: Vije}e za regulaciju). (5) Pravilnik o uvjetima za stjecanje statusa povlaštenog proizvo a~a (donosi ministar gospodarstva) temeljem kojih Vije}e za regulaciju izdaje rješenja. Povlašteni proizvo- a~ je energetski subjekt koji u pojedina~nom proizvodnom objektu istodobno proizvodi elektri~nu i toplinsku energiju, koristi otpad ili obnovljive izvore energije na gospodarski primjeren na~in koji je uskla en sa zaštitom okoliša. (6) Pravilnik o uvjetima za stjecanje statusa povlaštenog kupca (donosi ministar gospodarstva). Ovim Pravilnikom se definiraju uvjeti koje mora zadovoljiti krajnji kupac elektri~ne energije ili plina da bi mogao ste}i sta tus povlaštenog kupca, te se utvr uje procedura za stjecanje statusa povlaštenog kupca. (7) Pravilnik o korištenju obnovljivih izvora energije (donosi ministar gospodarstva). Ovaj Pravilnik odre uje i kogeneraciju koja koristi obnovljivi izvor energije (biomasa, bioplin, otpad i dr.). 78

15 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) (8) Mrežna pravila (grid code, tehni~ki uvjeti priklju~enja na elektroenergetski prijenosni sustav i drugi aspekti vezani uz nadležnost Nezavisnog operatora sustava i tržišta CROISMO). (9) Tarifni sustav za usluge elektroenergetskih djelatnosti koje se obavljaju kao javne usluge (NN. 101/02, 121/02, 129/02). (10) Tarifni sustav za dobavu prirodnog plina za tarifne kupce (NN. 99/02). (11) Tarifni sustav za trans port plina za dobavlja~e plina i povlaštene kupce plina (NN. 99/02). (12) Pravilnik o distribuciji plina (NN. 104/02). (13) Tarifni sustav za distribuciju plina. (14) Zakon o proizvodnji, distribuciji i opskrbi toplinskom energijom. (15) Op}i uvjeti za opskrbu toplinskom energijom. (16) Pravilnik o distribuciji i opskrbi toplinskom energijom. Ostali relevantni zakoni i provedbeni propisi zna~ajni za kogeneraciju su: (1) Zakon o gradnji (NN. 52/99, 57/99, 75/99, 117/01). (2) Zakon o prostornom ure enju (NN. 30/94, 68/98, 61/00). (3) Zakon o zaštiti okoliša (NN. 82/94, 128/99). (4) Zakon o zaštiti zraka (NN. 48/95). (5) Pravilnik o izradi studije utjecaja na okoliš (NN. 59/00). (6) Uredba o grani~nim vrijednostima emisija one~iš}uju}ih tvari u zrak iz stacionar-,,,,,nih izvora (NN. 105/02). (7) Uredba o procjeni utjecaja na okoliš (NN. 34/97, 37/97). Iz primjene novog zakonodavstva te izrade svih podzakonskih akata projekti kogeneracije u Hrvatskoj dobit }e stabilan zakonodavni okvir i podršku kroz poticajne mjere koje }e pravedno vrednovati ekološke i druge prednosti korištenja kogeneracije. Tržište plina Zbog prilago avanja evropskim pravilima i zapo~ete postupne liberalizacije tržišta pra}enje ukidanjem monopola, odlu~eno je da se razdvoje svi troškovi koji ~ine kona~nu cijenu plina: dobava (proizvodnja i uvoz), trans port i distribucija. Uz to, cilj je da svaki potroša~ realno pla}a onoliko, kolike troškove stvara u plinskom sustavu. Transportnu tarifu svi potroša~i (i tarifni i povlašteni) pla}aju državnom poduze}u Plinacro (ve} izdvojenom iz INE) koje upravlja cjelokupnom javnom mrežom magistralnih plinovoda. Trans port za tarifne potroša~e (distributivna poduze}a i industrijski potroša~i koji plin kupuju izravno od INE) ugovara i pla}a dobavlja~ plina, dok povlašteni kupci, dakle i kupci koji kupuju plin za istodobnu proizvodnju elektri~ne i toplinske energije (kogeneraciju), mogu trans port ugovarati izravno ili za to ovlastiti dobavlja~a. Vlada RH je na temelju ~lanka 28. stavka 1. Zakona o energiji (NN. 68/2001), donijela dva tarifna sustava vezano uz plinsku djelatnost: Tarifni sustav za dobavu prirodnog plina za tarifne kupce (NN. 99/2002) i Tarifni sustav za trans port plina za dobavlja~e plina i povlaštene kupce plina (NN. 99/2002). 79

16 U novi Tarifni sustav za dobavu prirodnog plina ugra eni su elementi na temelju kojih }e se u budu}e odre ivati njegova cijena. Nabavna cijena plina (iz vlastite proizvodnje i iz uvoza) ili ponderirani prosjek nabavnih cijena plina za tromjese~je za koje se prodajna cijena utvr uje množit }e se s prosje~nim prodajnim te~ajem za US $ prema kuni kod HNB za mjesec koji prethodi datumu utvr ivanja cijene i tome }e se dodati prodavatelju (za sada je to samo INA) odobrena marža. Ovaj tarifni sustav za dobavu plina vrijedi samo za tarifne kupce, što zna~i da se ne odnosi na one koji po zakonu spadaju u povlaštene. U novom Tarifnom sustavu za trans port plina, trošak transporta vezan je isklju~ivo na krivulju optere}enja sustava. U modelu za izra~un tarifa za distribuciju, dis - trib uter može definirati kogeneraciju kao zasebnu kategoriju (naime, može definirati bilo koju kategoriju: npr. asfaltna baza, sušara i sl.) ako na nju veže njen faktor optere}enja (kategoriju definira njeno ime i pripadni faktor optere}enja). Distributeri plina, dakle, sami definiraju kategorije koje objavljuju za svoje distributivno podru~je, ali trenutno su više usmjereni na rješavanje aktualnih problema. Stoga male kogeneracije, kojih na distributivnoj mreži u biti i nema, osim jedne na distributivnom podru~ju Plinare Isto~ne Slavonije (koju vlasnik koristi više kao agregat za vlastite potrebe), nisu kod distributera prepoznate kao potencijalno zna~ajni potroša~i plina. U snimanju stanja na pojedinim podru~jima rada distributera plina kogeneracija se nije spominjala niti kao mogu}nost definicije zasebne tarifne kategorije. Nadalje, Ministarstvo gospodarstva je na temelju ~lanka 10. stavak 2. Zakona o tržištu plina (NN. 68/2001), uz suglasnost ministra za javne radove, obnovu i graditeljstvo donijelo Pravilnik o distribuciji plina (NN. 104/2002). U njemu su predvi eni zna~ajno stroži uvjeti (od materijalnih do kadrovskih) koje treba zadovoljiti tvrtka da dobije dozvolu za rad kao distributivno poduze}e u plinskom gospodarstvu. Osim navedenog, pri kraju su pripreme za uvo enje i Tarifnog sustava za distribuciju plina kojim }e se odre ivati cijene za ku}anstva i manje tvrtke. Prema nacrtu ovog tarifnog sustava svaki dis trib uter treba pripremiti svoj tarifni sustav i predložiti ga Vladi, a nakon što ona usvoji prvi kao okvirni model, može odlu~iti da ostale usvaja Vije}e za regulaciju koje }e i kontrolirati njihovu primjenu. Tržište elektri~nom energijom U procesu restrukturiranja elektroenergetskog sektora u Hrvatskoj i prilagodbe tržišnom gospodarstvu, temeljem Zakona o energiji i Zakona o tržištu elektri~ne energije, nacionalno elektroprivredno poduze}e Hrvatska elektroprivreda se je transformirala u niz manjih tvrtki društva s ograni~enom odgovornoš}u (društva k}eri: Proizvodnja, Prijenos i Distribucija i ostala ovisna društva: Toplinarstvo, Plin, Telekom, ESCO i dr.). Osnovan je i Hrvatski nezavisni op er a tor sustava i tržišta d.o.o. (CROISMO) kao posebno izdvojen energetski subjekt sa zada}om obavljanja djelatnosti vo enja elektroenergetskog sustava i organiziranja tržišta elektri~ne energije. Izrada i usvajanje Tarifnog sustava za usluge elektroenergetskih djelatnosti koje se obavljaju kao javne usluge (NN. 101/02, 121/02, 129/02) pokazala je iznimnu socijalnu osjetljivost potroša~a (kupaca) elektri~ne energije u Hrvatskoj, što je, me u ostalim, i uzrokom poteško}a kod restrukturiranja i prilagodbe elektroenergetskog sektora tržišnom gospodarstvu. Za kogeneraciju najbitniji podzakonski akt su Mrežna pravila (grid 80

17 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) code) koji je ve} razra en u ~etvrtoj verziji, te u postupku usuglašavanja i može se o~ekivati njegovo skoro donošenje. U aktualnim verzijama nacrta ovog akta izostavljena je kogeneracija, odnosno intermitentni izvori, što nužno zahtjeva odgovaraju}u izmjenu i dopunu. Dinamika i kvaliteta reforme u elektroenergetskom segmentu energetskog sektora, u odnosu na naftni i plinski podsektor, nije zadovoljavaju}a. Tržište toplinskom energijom U podru~ju tržišta toplinskom energijom izra eni su nacrti Prijedloga Zakona o proizvodnji, distribuciji i opskrbi toplinskom energijom, Op}ih uvjeta za opskrbu toplinskom energijom i Pravilnika o distribuciji i opskrbi toplinskom energijom. Djelatnost proizvodnje, distribucije i opskrbe toplinskom energijom bit }e sveobuhvatno regulirana sljede}im propisima, po rangu važnosti: Zakon o energiji, Zakon o proizvodnji, distribuciji i opskrbi toplinskom energijom (donosi ih Hrvatski sabor), Op}i uvjeti za opskrbu toplinskom energijom (donosi ih Vlada RH), Pravilnik o distribuciji i opskrbi toplinskom energijom (donosi ga ministar gospodarstva) i Tarifni sustav za usluge energetskih djelatnosti proizvodnje, distribucije i opskrbe toplinskom energijom (donosi ga Vlada RH). Djelatnosti }e nadalje biti regulirane i aktima i odlukama Vije}a za regulaciju u okviru njegove zakonske nadležnosti. Intencija ovog Zakona je udovoljiti osnovnim zahtjevima koji su postavljeni: uvažavanje postoje}eg stanja uz istovremeno usmjeravanje djelatnosti, rastere}enje lokalne samouprave, omogu}avanje okrupnjavanja sustava i usmjeravanje prema kogeneraciji (povlašteni kupac plina) te iako distribucija i opskrba toplinskom energijom predstavljaju monopol uspješno odškrinuti vrata konkurenciji. Regulacija energetskih djelatnosti Vije}e za regulaciju energetskih djelatnosti u funkciji neovisnog regulatora energetskog tržišta izdavati }e rješenja temeljem uvjeta za stjecanje položaja povlaštenog proizvo a~a (energetski subjekt koji u pojedina~nom proizvodnom objektu istodobno proizvodi elektri~nu i toplinsku energiju, koristi otpad ili obnovljive izvore energije na gospodarski primjeren na~in koji je uskla en sa zaštitom okoliša). Povlaštenim proizvo a~ima omogu}avati }e se prioriteti opskrbe po razvidnim uvjetima i ugovarati }e se posebne naknade za isporu~enu elektri~nu energiju. Jednako tako, Vije}e za regulaciju rješavati }e sta tus povlaštenog kupca, što je zna~ajno za kogeneraciju. Povlašteni kupac plina mo}i }e pristupiti plinskom transportnom sustavu, sukladno mrežnim pravilima temeljem odobrenja Vije}a za regulaciju za izgradnju izravnog plinovoda, ukoliko je to potrebno. Prepreke u regulativi Klju~ne prepreke koje su dosad (prije donošenja novog energetskog zakonodavstva) onemogu}avale realizaciju projekata kogeneracije u Hrvatskoj su: 81

18 nepostojanje stabilnog zakonodavnog okruženja s ugra enom obvaezom otkupa elektri~ne energije i dovoljno visokom cijenom (odnosno naknadom za otkup isporu- ~ene energije viškova iz kogeneracijskih postrojenja, koja je iznosila 70% od prosje~ne prodajne cijene), ograni~enje od 5 MW na snagu postrojenja iz kojih se Hrvatska elektroprivreda obvezala otkupljivati energiju (što je u ve}ini slu~ajeva industrijske kogeneracije nedovoljno), ukupno ograni~enje od 30 MW instalirane snage za sva postrojenja (vjetroelektrane, male hidroelektrane i mali termoenergetski objekti kogeneracije) koja su obuhva- }ena programom malih elektrana (posebna Odluka Uprave HEP-a od godine), elektroenergetski uvjeti priklju~enja, pristup transportnom ili distributivnom plinskom sustavu i ugovaranje cijene plina, i ostalo: nedostatak informacija i promocije o prednostima kogeneracije; loše i dugoro~no neizvjesno gospodarsko, vlasni~ko (privatizacijsko) i organizacijsko stanje potencijalnih kandidata-industrije; nerazvijenost financijskog tržišta; nepovjerenje banaka i skupi kapital; neuskla enost s hrvatskim standardima; neiskustvo lokalnih tvrtki u organizaciji projekata; neznanje upravlja~kih struktura koje donose razvojne/poslovne odluke; neiskustvo nadležnih administrativnih službi u postupku isho- enja dozvola i dr. Mjere za uklanjanje prepreka Potrebna je snažno izražena politi~ka volja za stvaranje jasnih pretpostavki za proizvodnju energije putem kogeneracije. Regulativa koja obuhva}a kogeneraciju, samo u nadležnosti energetskog sektora, je zbog posebnosti kogeneracije rascjepkana u nizu zakonskih i provedbenih propisa kojima se ure uju tržišta elektri~ne energije, toplinske energije i plina. Stoga bi trebalo, što nije predvi eno u Zakonu o energiji, donijeti zaseban podzakonski akt Pravilnik o kogeneraciji. Ovim pravilnikom bi se jasno i razvidno povezali i objedinili svi pravni aspekti kogeneracije kao integralnog dijela op}e energetske politike. Ovakav pristup je na tragu energetske politike Evropske unije i aktualnih napora Evropske komisije da objedini podru~je kogeneracije u jednu direktivu (smjernicu). Ponu ena naknada ili otkupna cijena za proizvedenu elektri~nu energiju te nabavna cijena plina, kao i uvjeti dimenzioniranja postrojenja i priklju~enja na mrežu, su najvažniji faktori za realizaciju ve}eg broja projekata kogeneracije s prihvatljivom stopom povrata investicije. Stoga mjere za uklanjanje glavnih prepreka uklju~uju: garantirani i poticajni otkup viška elektri~ne energije proizvedene u kogeneracijskim postrojenjima, poticaje raš~laniti ( rasporediti ) po razredima kogeneracije (instalirane termi~ke i elektri~ne snage: mikro, male, srednje i velike kogeneracije), što je u funkciji potreba za toplinskom/elektri~nom energijom, tehnologije kogeneracije i mrežnih uvjeta, poticaje ograni~iti za kogeneracijsko postrojenje koje je dimenzionirano za pokrivanje vlastitih potreba ili za prodavanje toplinske energije tre}ima, a ne za proizvodnju i prodaju elektri~ne energije mreži, regulirane i povlaštene cijene goriva za pogon kogeneracijskih postrojenja (za plin je ve} riješeno statusom povlaštenog kupca, dok za teku}a goriva još treba sagledati), 82

19 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) rješavanje i uravnoteženje troškova za osiguravanjem pomo}ne energije (penalizacija za ispade iz elektroenergetske mreže, elektroenergetska suglasnost i ugovaranje maksimalne snage nezavisno od njenog kratkog korištenja i dr.), povlaštene i pojednostavljene uvjete priklju~ka na mrežu i prioritetni dispatching viškova elektri~ne energije proizvedene u kogeneracijskim postrojenjima od strane Operatora sustava i tržišta (CROISMO), i ostalo: vrednovanje doprinosa kogeneracijskog postrojenja u smanjenju vršnog optere}enja, izbjegnutim troškovima za gradnju novih energetskih kapaciteta i smanjenja prijenosnih gubitaka energije; vrednovanje zaštite okoliša; ubrzavanje i pojednostavljenje administrativnog postupka isho enja potrebnih dozvola osobito za male i srednje kogeneracije; financiranje kogeneracije poticajnim financijskim mehanizmima (niže od tržišnih kamatnih stopa namjenskih kredita, bespovratna sredstva za procjene izvodljivosti projekata, fiskalni poticaji i dr.). Formulacija modela mcogen U daljnjim razmatranjima se za rad sa stvarnim podacima proizvodnje toplinske i elektri~ne energije i podacima dobivenih simulacijom proizvodnje istog, te pro gramskim kodom, koristila aplikacija mcogen, razvijena na Fakultetu strojarstva i brodogradnje Sveu~ilišta u Zagrebu. Režim rada odnosno informacija kada }e kogeneracijsko postrojenje biti u pogonu i koliko }e pritom energije isporu~ivati direktno ovisi o toplinskom, odnosno elektri~nom optere}enju objekta koji postrojenje opskrbljuje. Toplinsko i elektri~no optere}enje funkcije su vremena i ~esto su stohasti~kog karaktera. Iz tog razloga dimenzioniranje i analiza sistema na osnovu nekih srednjih mjese~nih ili godišnjih vrijednosti optere}enja moglo bi dovesti do pogrešne i nepotpune informacije o funkcioniranju sistema, slabe ukupne godišnje iskoristivosti te niskih ušteda energije i novca. Model tehnoekonomske analize je stoga zasnovan na pra}enju satnih vrijednosti optere- }enja, te parametara rada kogeneracijskog postrojenja. Na taj na~in se uz informacije o radu sistema u svakom satu kroz pe riod od godinu dana dobiva potpuna slika o potrošnji goriva, isporuci elektri~ne i toplinske energije te uštedama u odnosu na korištenje odvojene opskrbe energijom [16, 17]. COGEN model tehnoekonomske analize mogu}e je podijeliti u nekoliko cjelina odnosno mod ula: COGEN Load Mod ule vezan je uz definiranje toplinskog i elektri~nog optere}enja te konstruiranje satnog godišnjeg profila optere}enja. COGEN Op er a tion Sim u la tion Mod ule na osnovu informacija o optere}enju se unutar ove cjeline vrši dimenzioniranje postrojenja te provodi simulacija rada postrojenja i njegovih komponenti. COGEN Costs & Sav ings Mod ule na osnovu parametara rada sistema u svakom satu tijekom godine prora~unavaju se troškovi potrošnje goriva te uštede zbog vlastite proizvodnje energije. Ulazni podaci su u ovom slu~aju cijene goriva i tarife za kupnju odnosno isporuku elektri~ne energije u javnu 83

20 elektroenergetsku mrežu. Na osnovu informacije o potrošnji goriva kogeneracijskog postrojenja te podataka o potrošnji goriva u slu~aju odvojene opskrbe energijom unutar ovog mod ula omogu}en je i izra~un ušteda na emisijama CO 2 u slu~aju korištenja kogeneracije. COGEN Economic Analysis Module Ekonomska analiza provodi se u ~etvrtoj cjelini unutar koje se na osnovi prije toga odre enih investicijskih i operativnih troškova te troškova održavanja izra~unavaju parametri isplativosti investiranja u kogeneracijsko postrojenje. Unutar ovog dijela modela omogu}eno je i odre ivanje optimalne veli~ine postrojenja s obzirom na ekonomsku isplativost. Nakon optimalizacije mogu}e je izvršiti eventualne korekcije pri dimenzioniranju sistema u drugom modulu. COGEN Sensitivity Analysis Module Unutar petog mod ula provodi se analiza osjetljivosti. Korisnik je u mogu}nosti odabrati raspon promjena cijena goriva i elektri~ne energije te za nekoliko razli~itih scenarija provesti analizu osjetljivosti ekonomskih parametara. Proces prora~una dakle te~e u pet koraka pri ~emu je u svakom od mod ula potrebno unesti odgovaraju}e ulazne parametre. Treba naglasiti da je namjera pri izradi modela bila da on bude što univerzalniji, odnosno da ga je mogu}e primijeniti na razli~ite slu~ajeve u smislu dimenzija objekta te karakteristika optere}enja. Pritom se nije ulazilo u detalje fizikalnih procesa pri radu postrojenja ve} su pojedine komponente sistema razmatrane kao svojevrsne crne kutije koje uz odre ene pretpostavke i zadane me uovisnosti predstavljaju komponente sistema. Odre ivanje otkupne cijene elektri~ne energije iz industrijskih kogeneracijskih postrojenja Primjena modela portugalskog tarifnog sistema baziran je na prijedlogu direktive o kogeneraciji [18], a ne usvojenoj direktivi [8], tako da postoje odre ene razlike. Potrebno je napraviti vremenske serije proizvodnje toplinske i elektri~ne energije za svaki sat tijekom godine. Potrošnje ovih energija u industrijskoj kogeneraciji ovise o njihovoj potrošnji unutar industrije. Kod starijih industrijskih kogeneracijskih sustava je ~esto primijenjen oto~ni rad u proizvodnji tih oblika energije, što govori o nepovoljnim uvjetima u prodaji i proizvodnji viška elektri~ne i toplinske energije izvan granica postrojenja. Zato bi dolazak liberaliziranog tržišta energije u Hrvatsku trebao osigurati tržište za njenu prodaju i povoljniju kupnju, dok }e država pritom poticati one kogeneracije koje }e zadovoljavati uvjete efikasnosti proizvodnje tih oblika energija. Ona kogeneracijska postrojenja koje ne}e mo}i zadovoljiti te uvjete morat }e uložiti sredstva u nadogradnju sustava s namjerom povišenja efikasnosti, ina~e bi im opstanak u liberaliziranom i konkurentnom tržištu mogao postati upitan. U ovom radu oto~ni pogon upravo govori o tome da je proizvodnja toplinske energije jednaka potrošnji i da nema viška, a sva elektri~na energija koja se proizvede u kogeneracijskom postrojenju je u biti njen nusprodukt i ona pokriva samo jedan dio potrošnje dok se drugi kupuje iz javne mreže. U slu~aju viška proizvedene elektri~ne energije, što nije ~est slu~aj, energija se predaje u javnu mrežu uz naknadu nepovoljnu za proizvo a~a, što rezultira time da se ne isplati svjesno proizvoditi njen višak. Na sl. 2 prikazana je proizvodnja toplinske i elektri~ne energije (u MWh) industrijske kogeneracije tijekom jedne godine (8760 sati). 84

21 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) Slika 2. Prikaz satne proizvodnje elektri~ne i toplinske energije tijekom godine Za projektiranje kogeneracijskog postrojenja prema toplinskom optere}enju kao baznom, potrebno je znati krivulju trajanja optere}enja (Load Du ra tion Curve LDC). Promatraju}i pe riod od jedne godine, LDC pokazuje koliko }e vremena, tj. sati tijekom tog perioda toplinsko optere}enje biti ve}e od promatranog nivoa. LDC je u ovom radu bazirana na toplinskom optere}enju. Iskoristivost kogeneracijskog postrojenja je jedan bitan faktor za ocjenjivanje i uspore ivanje kogeneracijskih postrojenja. Njegov matemati~ki oblik je: Slika 3. Krivulja trajanja toplinskog optere}enja Q E neto neto h kp Qgorivo (25) h kp iskoristivost kogeneracijskog postrojenja, Q neto neto proizvodnja korisne toplinske energije, E neto neto proizvodnja elektri~ne energije, i Q gorivo energija primarnog goriva (plin, ugljen, mazut itd.) Glavni uvjet zašto se h kp ne koristi ~esto kao pokazatelj kvalitete, je upravo to, što taj izraz ne govori ništa o istodobnosti proizvodnje elektri~ne i toplinske energije, a kamoli o njihovom omjeru. Kada se u sustavu ne bi proizvodila elektri~na energija (npr. za vrijeme remonta parne tur bine kada nema njene proizvodnje, a toplinska energija se proizvodi za potrebe industrije i propušta preko reducir stanice * ) on bi i dalje davao neku vrijednost, što ne odgovara zahtijevanom ponašanju tog izraz. Prednost je matemati~ka stabilnost, što zna~i da }e se njegova vrijednost kretati u rangu izme u 0 i 1. * Reducir stanica (RS) je ventil koji služi za prigušivanje pare (u konkretnom slu~aju sa 122 na 40 bar), kada se ona ne oduzima na turbini (pri 40 bar). U slu~aju remonta tur bine reducir stanica može propustiti toliko pare koliko može pro}i kroz turbinu. Pošto se u tom slu~aju para prigušuje, to je gubitak energije. 85

22 Elektri~na efikasnost kogeneracijskog postrojenja [10, 19] koristi se u izrazima za ra~unanje otkupne cijene elektri~ne energije: h ek,el Q gorivo Eneto Q h gdje je: h refh toplinska efikasnost referentnog kotla s kojim se uspore uje postoje}i kotao (vrijednosti se naj~eš}e kre}u u rangu od 0,7 0,9, i to se razlikuje od države do države). Ekvivalentna elektri~na efikasnost se upotrebljava u svrhu ocjenjivanja koje je kogeneracijsko postrojenje efikasno, a koje nije, i pritom je bolji pokazatelj nego h kp. Iz navedenog se izraza za h ek.el vidi da je on jednak nuli ako nema proizvodnje elektri~ne energije. Tako }e biti za vrijeme npr. remonta tur bine h ek.el = 0, iako se proizvodi toplinska energija (para se propušta preko reducir stanice, jer ne može preko tur bine). Tu se vidi da elektri~na energija vodi glavnu ulogu kao i to da ju se treba proizvoditi u što ve}em omjeru naspram razlike energije unesene gorivom i proizvedene toplinske energije (npr. h ek.el > 0,55). Ekvivalentna elektri~na efikasnost ima tako er i svoj nedostatak koji proizlazi iz nestabilnosti matemati~kog izraza. Budu}i da se u sustavu proizvodi mala koli~ina elektri~ne energije brojnik izraza h ek.el je mali, ali je i razlika u nazivniku mala. Kada se proizvodi malo elektri~ne energije, puno ve}i udio energije goriva je utrošen za proizvodnju toplinske energije, te se nazivnik tog izraza smanjuje, a na to smanjenje dodatno utje~e i h refh u njemu. h refh ozna~ava referentnu efikasnost kotla i postoji mogu}nost mijenjanja njegove vrijednosti. Za niske iznose proizvedene energije, vrijednost nazivnika može biti tako niska, da bude ~ak niža od brojnika što }e rezultirati h ek.el > 1. U slu~aju smanjenja h refh za vrlo male vrijednosti, npr. sa 0,9 na 0,85, nazivnik može postati ~ak i negativan, pri ~emu je izraz h ek.el besmislen i neupotrebljiv. Nedostatak ekvivalentne elektri~ne efikasnosti se izražava upravo u kogeneracijskim postrojenjima s vrlo niskom elektri~nom efikasnoš}u (omjer proizvedene elektri~ne i ukupne energije goriva unesene u sustav, je negdje oko 0,1). Tablica 2. Grani~ne ekvivalentne elektri~ne efikasnosti Tip postrojenja i gorivo Izgaranje teku}ih goriva u kotlovima 49 Izgaranje teku}ih goriva u motorima s unutarnjim izgaranjem 56 Izgaranje krutih goriva 49 Prirodni plin i UNP u motorima s unutarnjim izgaranjem 55 Prirodni plin i UNP u plinskim turbinama i drugim tehnologijama 59 neto refh h ek.el (26) Ušteda primarne energije (UPE) tj. indeks kvalitete (quality index QI) [18]: h PE h E refe h h H refh Q gorivo E h neto refe Qneto (27) h refh 86

23 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) UPE = PE Q gorivo (28) UPE 1 QI 1 PE he h h h gdje je: h refe elektri~na efikasnost referentnog postrojenja koji proizvodi samo elektri~nu energiju i s kojim se uspore uje postoje}e postrojenje (vrijednosti se naj~eš}e kre}u u ovisnosti o primarnom gorivu. Za zemni plin 0,55, ugljen i mazut 0,42, obnovljivi izvori 0,22 0,35) h E elektri~na efikasnost kogeneracijskog postrojenja, h H toplinska efikasnost kogeneracijskog postrojenja, i PE primarna energija. Ušteda primarne energije, i indeks kvalitete (QI) su pokazatelji koji imaju velik utjecaj u odre ivanju kvalitete proizvedene energije iz kogeneracijskog postrojenja, te su najpriznatiji pokazatelji [18]. Matemati~ki izrazi su jednostavni i stabilni, te pokazuju koliko se primarne energije uštedi u proizvodnji elektri~ne i toplinske energije naspram odvojene proizvodnje istih energija uz uvjet da se utroši ista koli~ina primarne energije. Okvirna vrijednost QI kojom bi kogeneracijsko postrojenje bilo poticano od države može se kretati od 5% za postoje}e kogeneracije, te od 10% za nove kogeneracije [18]. refe H refh (29) Povišenje ekvivalentne elektri~ne efikasnosti i indeksa kvalitete simulacijom nadogradnje kogeneracijskog postrojenja U slu~aju da postoje}e industrijsko kogeneracijsko postrojenje ne zadovoljava nekog korištenog pokazatelja kvalitete proizvodnje elektri~ne i toplinske energije (h ek.el. ili QI) potrebno je povisiti efikasnost postrojenja nadogradnjom novog sustava na postoje}i. Da bi se ustanovilo koliko bi se povišenje efikasnosti dobilo, potrebno je napraviti matemati~ki model cijelog sustava i simulirati njegov rad, te njegove elemente (kotlove, tur bine) optimirati u zadanoj proizvodnji elektri~ne i toplinske energije. U ovom slu~aju postoje}e industrijsko kogeneracijsko postrojenje koje se sastoji od kondenzacijske parne tur bine (ST) i tri kotla (B1, B2, B3), te ima nezadovoljavaju}e h ek.el. i QI, nadogra uje se plinskom turbinom (GT) i kotlom na otpadnu toplinu (WHB) u kom - bi kogeneracijsko postrojenje (sl. 4). Ovom simulacijom i optimizacijom proizvodnje elektri~ne i toplinske energije ho}e se posti}i zadovoljavaju}a efikasnost tako da se na višak proizvedene elektri~ne energije može primijeniti tarifni režim u svrhu poticanja njene proizvodnje. Dobiveni podaci proizvodnje toplinske i elektri~ne energije aplikacijom CO- -GEN koriste se za odre ivanje otkupne cijene elektri~ne energije. Na sl. 4. prikazano je kom bi kogeneracijsko postrojenje koje je nastalo nadogradnjom na postoje}u kogeneraciju. Kao gorivo koristi se prirodni plin. 87

24 Slika 4. Prikaz kogeneracijskog postrojenja na bazi kombiniranog ciklusa plinske i parne tur bine Simulirana varijanta ovog rada sadrži sljede}e vrijednosti: parna turbina 35 MW e, kotlovi t/h proizvodnja pare, plinska turbina 40 MW e, i kotao na otpadnu toplinu 100 t/h proizvodnja pare. Rezultati simulacije proizvodnje elektri~ne i toplinske energije kom bi kogeneracijskog postrojenja Na sl. 5. je prikazano satno poklapanje proizvodnje pare (toplinske energije) s toplinskim optere}enjem kod kom bi kogeneracijskog postrojenja, dok je na sl. 6. prikazano elektri~no optere}enje postoje}eg kogeneracijskog postrojenja (elektri~no optere- }enje je jednako proizvedenoj i kupljenoj elektri~noj energiji, jer je višak proizvedene elektri~ne energije u postoje}em postrojenju zanemariv), te proizvedena energija kod kombi postrojenja. 88

25 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) Višak proizvedene elektri~ne energije kod kom bi postrojenja koristi se za izra~un otkupne cijene elektri~ne energije. Za konkretnu realnu industrijsku kogeneraciju i njenu proizvodnju, simulacija nadogradnje u kom bi kogeneracijsko postrojenje je dala potrebne podatke o višku proizvedene elektri~ne energije, s kojima se izra~unava njena otkupna cijena i to po navedenim izrazima iz Portugalske leg is la tive za kogeneraciju koji su prilago eni hrvatskim uvjetima. U tabl. 3. je prikazan primjer izra~unavanja otkupne cijene elektri~ne energije i iz nje se vidi da se njena broj~ana vrijednost za stvarne podatke kre}e oko 28,5 lp/kwh. Ekvivalentna elektri~na efikasnost je porasla od prosje~nih 35% u postoje}oj kogeneraciji na 55% u kom bi kogeneraciji, što zadovoljava minimalne uvjete efikasnosti, te zaslužuje poticanje proizvodnje energije. Analizom postoje}ih starijih industrijskih kogeneracija u Hrvatskoj, mogu}e je donijeti neke zaklju~ke koji bi se odnosili na njihovu budu}nost. Koriste}i stvarni model velikog industrijskog kogeneracijskog postrojenja, pokazano je da postoje mnogi problemi, tehni~ki i ekonomski, za izradu modela po kojem }e se odre ivati otkupna cijena elektri~ne energije. Uvo enje liberalizacije na energetsko tržište povla~i sa sobom procese restrukturiranja monopolnih tvrtki, kao i privatizaciju. Tako }e se i proizvo a~i Slika 5. Prikaz poklapanja proizvedene pare sa zahtijevanom proizvodnjom pare (toplinskim optere}enjem) kod kom bi kogeneracijskog postrojenja, tj. nakon simulacije i optimizacije Slika 6. Prikaz podmirivanja elektri~nog optere}enja kod postoje}eg stanja, te proizvodnja elektri~ne energije kod kom bi kogeneracijskog postrojenja 89

26 Tablica 3. Primjer odre ivanja otkupne cijene elektri~ne energije za postrojenja ve}a od 10 MW OBJAŠNJENJE PORTUGALSKE KRATICE Iznos koji se mjese~no ispla}uje vlasniku kogeneracijskog postrojenja za isporu~enu elektri~nu energiju u elektroenergetsku mrežu Fiksni mjese~ni dio kogeneracijske elektri~ne energije Referentni fiksni mjese~ni iznos. Odre uje se svake godine, a vrijedi za cijeli pe riod od 10 godina (na koliko se sklapa ugovor o isporuci energije u mrežu) Bezdimenzionalni faktor koji izražava koliko isporu~ena energija iz kogeneracije doprinosi kvaliteti naponskih prilika u mreži. Odražava kvalitetu isporu~ene energije Prosje~na snaga koju je postrojenje ostvarivalo pri isporuci energije u mrežu za vrijeme vršnih sati po tarifnom sustavu (4 tarifni sustav, mjerni intervali od 15 min.) Portugalsk a kratica VRDm PFm PFref CPOTm POTp,m ZNA^ENJE HRVATSKE KRATICE Hrvatska kratica Jedinica Primjer Jedinica Iznos Cijena kogeneracijske elektri~ne energije, CEm lp/mj lp/kwh 28.5 mjese~no Cijena fiksnog dijela elektri~ne energije, mjese~no Cijena fiksnog referentnog dijela elektri~ne energije Kvaliteta isporu~ene elektri~ne energije, mjese~no Snaga prosje~na pri isporuci elektri~ne energije u mrežu za vrijeme vršnih sati, mjese~no CFEm lp/mj lp/kwh CFEref lp/kwh kn/kw KIEm SPv,m kw MW 58.4 Con sumer price in dex u prethodnom prosincu IPCdez 100 Con sumer price in dex u referentnoj godini IPCref 100 Omjer broja mjerenja u vršnim satima kod kojih je snaga kogeneracije bila manja od 50% POTp,m i ukupnog broja mjerenja u vršnim satima Energija isporu~ena u mrežu tokom vršnih sati u mjesecu EECp,m NRMm Omjer broja mjerenja, mjese~no OBMm 0.00 Energija u mrežu tokom vršnih sati, mjese~no Ev,m kwh MWh,v/ MWh,m Broj sati u mjesecu koji se prema tarifnom sustavu smatraju vršnim satima NMHp,m Broj mjerenih sati, vršnih, mjese~no BMSv,m h h,v/h,m Varijabilni mjese~ni dio PVm Cijena varijabilnog dijela elektri~ne energije, mjese~no CVEm lp/mj lp/kwh 20 Izbjegnuti troškovi vezani uz uštede na gorivu PVCm Cijena uštede goriva, mjese~no CUGm lp/mj lp/kwh 17.1 Iznos koji korespondira sa troškovima goriva koji bi bili potrebni za proizvodnju energije iz postrojenja ~ija je izgradnja izbjegnuta instalacijom kogeneracije. Iznos je fiksan, a svake ga godine odre uje ministarstvo ekonomije Faktor vezan uz trenutne mikroekonomske pokazatelje, odnosno uz cijenu nafte na tržištu, te~aj /$ i inflaciju PVCref Cijena uštede goriva, referentno CUGref lp/kwh lp/kwh 17.1 IPVCm Indeks cijene uštede goriva, mjese~no ICUGm 1 Težinski faktor inflacije i nafte Težinski faktor inflacije i nafte Prosje~na cijena nafte u prethodna dva trisemestra ra~unaju}i na mjesec ALBm Ara bian Light Breakeven, mjese~no ALBm US$ US$ 30.3 Prosje~na cijena nafte u godini prije mjeseca m ALBref Ara bian Light Breakeven, referentno ALBref US$ US$ 30.3 Prosje~ni te~aj /$ u mjesecu m TCUSDm Te~aj /$, mjese~no TEUSDm 1 Prosje~ni te~aj /$ u prosincu prethodne godine TCUSDref Te~aj /$, referentno TEUSDre f Energija isporu~ena u mre`u tokom mjeseca EECm Energija u mrežu, mjese~no Em kwh Faktor koji predstavlja odre enu modulaciju odnosa izme u intenziteta isporuke energije u vr{nim i ostalim satima. Izabere se pri sklapanju ugovora o isporuci energije i u najve}em se broju slu~ajeva ne koristi, odnosno jednak je jedinici 1 MWh,m/ MWh,m 1 KMHO 1 Izbjegnuti tro{kovi zbog nekori{tenja prijenosne i distributivne mre`e PVRm Cijena u{tede mre`e, mjese~no CUMm lp/mj lp/kwh Referentni fiksni iznos koji svake godine odre uje ministarstvo ekonomije, a koji korespondira s izbjegnutim tro{kovima prijenosa i distribucije Bezdimenzionalni faktor koji korespondira s izbjegnutim troškovima prijenosa i distribucije, a ovisi o deklariranoj snazi postrojenja u odnosu na mrežu Energija isporu~ena tijekom promatranog mjeseca u mre`u tokom vr{nih sati, mjerena u intervalima od jednog sata PVRref Cijena u{tede mre`e, referentno CUMref lp/kwh lp/kwh 5 KPVRm Koeficijent cijene u{tede mre`e, mjese~no KCUMm 1 EECpc,m Energija u mre`u tokom vr{nih sati, mjese~no Evs,m kwh MWh,v/ MWh,m Dio vezan uz ostale izbjegnute tro{kove PVOm Cijena u{tede instalacije, mjese~no CUIm lp/mj lp/kwh 0 Referentni, odnosno fiksni mjese~ni iznos odre en od strane ministarstva ekonomije svake godine, a koji korespondira s ostalim izbjegnutim tro{kovima zbog instalacije kogeneracije Dodatak zbog o~uvanja okoli{a PAm Referentna vrijednost emisija CO 2 koje bi bile uzrokovane radom postrojenja ~ija je izgradnja izbjegnuta instalacijom kogeneracije. Vrijednost se odre uje svake godine od strane ministarstva ekonomije PVOref Cijena u{tede instalacije, referentno CUIref lp/kwh lp/kwh 0 PAref Cijena elektri~ne energije zbog o~uvanja okoli{a, mjese~no Cijena elektri~ne energije zbog o~uvanja okoli{a, referentno COEm lp/mj lp/kwh COEref lp/g lp/g Jedini~ni iznos emisija CO 2 izbjegnutih instalacijom referentne kogeneracije CCRref CO 2 referentne kogeneracije, referentno UDRKref g/kwh g/kwh 133 Bezdimenzionalni koeficijent vezan uz efikasnost kogeneracije CEAm Koeficijent efikasnosti, mjese~no KEm Specifi~ni iznos emisija CO 2 koje bi konvencionalno postrojenje (GTCC) emitiralo u promatranom mjesecu ukoliko bi koristilo gorivo istih karakteristika i imalo stupanj korisnosti 55% Stupanj efikasnosti kogeneracijskog postrojenja Verificirana efikasnost postrojenja u promatranom mjesecu Efikasnost kogeneracijskog postrojenja deklarirana od strane vlasnika kogeneracije prilikom dobivanja dozvole za rad Deklarirani iznos godi{nje proizvedene elektri~ne energije u koji nije uklju~ena interna potro{nja pomo}nih ure aja. Iznos se deklarira prilikom dobivanja dozvole za rad Deklarirani iznos godi{nje proizvedene upotrebljive toplinske energije u koji nije uklju~ena interna potro{nja pomo}nih ure aja. Iznos se deklarira prilikom dobivanja dozvole za rad Deklarirani godi{nji iznos primarne energije utro{ene za rad kogeneracijskog postrojenja, odre en pomo}u donje ogrijevne vrijednosti Iznos proizvedene elektri~ne energije u promatrnom mjesecu u koji nije uklju~ena interna potro{nja pomo}nih ure aja Iznos proizvedene upotrebljive toplinske energije u promatranom mjesecu u koji nije uklju~ena interna potro{nja pomo}nih ure aja Iznos primarne energije utro{ene za rad kogeneracijskog postrojenja u promatranom mjesecu, odre en pomo}u donje ogrijevne vrijednosti EMI55m ETAcal,m ETAver,m ETAdec EEdec ETdec CBdec EEm ETm CBm Emisije CO 2 pri ekvivalentnoj iskoristivosti od 55%, mjese~no Ekvivalentna elektri~na efikasnost, mjese~no EMI55m g/kwh g/kwh 370 EEEm 56% kwh kwh kwh kwh kwh kwh 90

27 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) elektri~ne i toplinske energije na}i u konkurentnom okružju. Kogeneracijska postrojenja }e dobivati odre eni nov~ani poticaj za višak proizvedene elektri~ne energije ako pritom zadovolje potrebne uvjete efikasnosti. Starije industrijske kogeneracije su prvotno izgra ene za zadovoljenje potreba za potrošnjom toplinske energije lokalnih potroša~a, dok se elektri~na energija pritom samo proizvodila i eventualno kupovala iz monopolne mreže pri jeftinijoj tarifi. Zbog toga je proizvodnja elektri~ne energije bila u vrlo malom udjelu, što je rezultiralo niskom ekvivalentnom efikasnoš}u kao i indeksom kvalitete koji su preduvjet za primjenu zakona o otkupu elektri~ne energije iz kogeneracije. U otvorenom tržištu gdje vlada konkurencija, stara postrojenja se trebaju nadograditi tako da se poboljša efikasnost, dok }e se nova svoditi na visokoefikasna kogeneracijska postrojenja. Tehnoekonomska analiza mikrokogeneracijskog postrojenja Kao objekt razmatranja upotrebe mikrokogeneracijskog postrojenja izabrana je stambena zgrada na podru~ju Zagreba [16]. Zgrada ima 20 stanova, ~etiri stana po svakoj etaži što ~ini sveukupno pet etaža. Objekt je pravokutnog tlocrta, dimenzija 17,5 20 m, dok je visina objekta 15 m. Pretpostavljene osnovne karakteristike rada mikrokogeneracijskog postrojenja su sljede}e: kogeneracijska jedinica pokrivat }e trenutno toplinsko optere}enje zgrade tijekom godine, postrojenje je spojeno na javnu elektroenergetsku mrežu te isporu~uje odnosno uzima elektri~nu energiju u slu~aju viška odnosno manjka elektri~ne energije, postrojenje je pogonjeno Otto motorom s unutarnjim izgaranjem i u skladu s tim kao gorivo troši prirodni plin, i u slu~aju vršnih toplinskih optere}enja, kada bi potreba za toplinskom energijom bila ve}a od kapaciteta postrojenja uklju~uje se vršni kotao koji zadovoljava potrebe za toplinskom energijom, pretežno u zimskim mjesecima. Op}enito, strategija pokrivanja toplinskog optere}enja daje najbolji omjer troškova i ušteda energije te na osnovu toga i najbolje financijske performanse [20]. To se posebno odnosi na stambeni sektor, dok u industrijskom sektoru režim rada kogeneracijskog postrojenja ovisi i o mogu}nosti isporuke elektri~ne energije iz mreže te sporazumu izme u vlasnika kogeneracijskog postrojenja i lokalnog isporu~ioca elektri~ne energije. Toplinsko i elektri~no optere}enje objekta Postupak prora~una toplinskog optere}enja odnosno toplinskih gubitaka u stambenim objektima normiran je standardom DIN koji važi i u RH. Po navedenom standardu ukupna potrebna toplina (standardna potrebna toplina) sastoji se iz transmisijskih gubitaka odnosno gubitka topline kroz obuhvatne površine zidova, prozora i vrata te dodatka za infiltraciju zraka ili takozvanih ventilacijskih gubitaka. S 91

28 obzirom da svrha ovog rada nije precizno i potpuno odre ivanje potrebne topline objekta prora~unom, potrebna toplina razmatrane zgrade odre ena je orijentaciono i to na na~in da se cijeli objekt promatrao kao jedna prostorija. Pri tome su u svakom slu~aju poštovani izrazi iz standarda dok su vrijednosti za koeficijente i karakteristike izva ene iz [21]. Na osnovu takvog orijentacionog prora~una dobivena je standardna potrebna toplina: Standardna potrebna toplina za grijanje: Q potr = W Pri prora~unu potrebne topline za zagrijavanje potrošne tople vode korištena je metoda po Sanderu [21]. Potrebna prora~unska odnosno maksimalna toplina za zagrijavanje tople vode iznosi: Q TV = 80 kw Pošto su toplinsko i elektri~no optere}enje objekta funkcije vremena, svaki oblik energetske potrošnje, bio on potrošnja topline za grijanje, zagrijavanje potrošne tople vode ili potrošnja elektri~ne energije ima svoj dnevni, mjese~ni i godišnji satni profil. Za precizno odre ivanje godišnjeg satnog profila toplinskog optere}enja potrebno je poznavati satni profil tem per a ture okoline. Iznosi satne godišnje tem per a ture na osnovu kojih je odre en satni profil toplinskog optere}enja za grijanje objekta u razdoblju od godine do godine izmjerene na podru~ju ELTO Zagreb uzete su iz [22]. Podatke o kretanjima tem per a ture mogu}e je dobiti i iz Državnog hidrometeorološkog zavoda, [23] ili [24]. Toplina potrebnu za zagrijavanje sanitarne tople vode pribraja se toplini potrebnoj za grijanje zgrade da bi se dobilo ukupno satno toplinsko optere}enje. Pretpostavljeni satni dijagram potrošnje tople vode ne razlikuje se po mjesecima niti po godišnjim dobima. Jedinu razliku od dana do dana treba uvažiti pri odre ivanju satne potrošnje tijekom dana u tjednu i dana tijekom vikenda. Vikendom je potrošnja tople vode nešto ve}a i intenzivnija. Zbrajanjem krivulje toplinskog optere}enja za grijanje i krivulje toplinskog optere}enja za zagrijavanje potrošne tople vode dobila se krivulja ukupnog toplinskog optere}enja. Potrošnja elektri~ne energije može se smatrati uniformnom jer ne ovisi o temperaturnim oscilacijama. To naravno vrijedi u slu~aju kad objekt ne troši elektri~nu energiju za grijanje ve} samo za rasvjetu i pogon ku}anskih aparata. Tjedni satni profil elektri~nog optere}enja stoga se može primijeniti kroz cijelu godinu, uz eventualno posebno tretiranje vikenda i praznika. Na sl. 7(a) i (b). prikazani su kao primjer tjedni satni profili toplinskog odnosno elektri~nog optere}enja za tjedan u sije~nju te tjedan u srpnju. U svrhu odre ivanja veli~ine odnosno u~ina kogeneracijskog postrojenja unutar modela se generira krivulja trajanja optere}enja, odnosno LDC krivulja (Load Duration Curve). LDC krivulja prikazuje broj sati tijekom promatranog perioda pri kojem toplinsko optere}enje premašuje odre enu vrijednost u postotcima od maksimalnog optere- }enja. 92

29 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) Slika 7. Tjedne krivulje toplinskog i elektri~nog optere}enja u srpnju i sije~nju Dimenzioniranje sistema i režim rada pojedinih komponenti Iz krivulje trajanja optere}enja (sl. 8) vidljivo je da se više od 50% toplinskog optere}enja pojavljuje u samo oko 30% sati tijekom godine. Da bi se zadovoljili tehni~ki i ekonomski kriteriji upotrebe kogeneracijskog postrojenja potrebno je da ono radi nominalnom snagom više od 4000 sati godišnje [25]. Sa stanovišta dimenzioniranja postrojenja to zna~i da }e njegova nominalna snaga biti znatno manja od vršnog toplinskog optere}enja. Poznato je da specifi~ni troškovi po kw snage kogeneracijskih postrojenja rastu što je postrojenje manje. Visoki specifi~ni investicijski troškovi stoga mogu nepovoljno djelovati na ukupnu isplativost ulaganja pa se stoga u pravilu teži ugradnji što je mogu}e ve}eg postrojenja. Na osnovu navedenih razmatranja i pretpostavki odre ena je snaga mikrokogeneracijskog postrojenja od 35 kw toplinske snage. Ovaj iznos ujedno predstavlja tridesetak posto najvišeg zabilježenog optere}enja u promatranom periodu. Uz pretpostavljeni omjer proizvedene elektri~ne i toplinske energije od 0,6 dobilo bi se tad 21 kw nominalne snage na generatoru elektri~ne energije. Prema LDC krivulji postrojenje ove snage radilo bi oko 4350 sati godišnje punom snagom. Za pokrivanje optere}enja viših od 35 kw ugradio bi se vršni kotao snage 100 kw. Iako je njegov u~in više nego dvostruko 93

30 Slika 8. Krivulja trajanja optere}enja ve}i od snage mikrokogeneracijskog postrojenja, ukupno isporu~ena toplinska energija od strane mikrokogeneracijskog postrojenja bit }e znatno ve}a jer bi vršni kotao bio u pogonu znatno manji broj sati. S obzirom da je toplinsko optere}enje promatranog objekta izrazito promjenljive prirode, pribjeglo se i ugradnji spremnika tople vode kapaciteta 80 kwh koji bi u slu~aju trenutnog manjka, odnosno viška kapaciteta akumulirao odnosno isporu~ivao toplinu u sistem i na taj na~in apsorbirao utjecaj naglih promjena optere}enja što bi nepovoljno djelovalo na postrojenje. Funkcionalna shema ovako definiranog sistema prikazana je na sl Slika 9. Funkcionalna shema sistema

31 N. Dui} i dr.: Kogeneracija u evropskom energetskom zakonodavstvu i... TERMOTEHNIKA broj 1-4 godina XXIX, (2003) Na temelju godišnjeg dijagrama satnog optere}enja objekta i na temelju dimenzija kogeneracijskog postrojenja, model omogu}uje odre ivanje režima rada postrojenja. Na taj na~in pokušava se što realnije simulirati rad postrojenja u realnom vremenu. Da bi se što preciznije definirao režim rada kogeneracijskog postrojenja polazi se s nekoliko pretpostavki: kogeneracijsko postrojenje, odnosno mo tor s unutrašnjim izgaranjem iz tehni~kih razloga može raditi s 50% i više nazivne snage, omjer elektri~ne i toplinske snage kogeneracijskog postrojenja uzima se za sve razine snage isti i to 0,6, koeficijent iskoristivosti ili efikasnost spremanja odnosno uzimanja toplinske energije iz toplinskog spremnika konstantna je i iznosi 0,9, i rezultat simulacije, odnosno na~in na koji sistem zadovoljava toplinske potrebe objekta u razli~itim danima u godini prikazani su na sl. 10. Na sl. 11. prikazani su udjeli mikrokogeneracijskog postrojenja, odnosno vršnog kotla u pokrivanju toplinskog optere}enja objekta. Prora~un troškova potrošnje goriva i ušteda zbog vlastite proizvodnje elektri~ne energije Iz režima rada postrojenja, odnosno iz informacije o krivulji toplinske snage koju postrojenje postiže tijekom promatranog perioda može se na jednostavan na~in odrediti koli~ina isporu~ene toplinske energije: t l Qt Pt d t (30) gdje je P t snaga kojom postrojenje radi, dok je t promatrani pe riod vremena. Uz prethodno definirani omjer toplinskog i elektroenergetskog u~ina postrojenja (0,6) dobiva se koli~ina elektri~ne energije koju bi postrojenje proizvelo tijekom promatranog perioda: Q e.proizvedeno = Q t 0,6 (31) Sumiranjem 8760 vrijednosti dobivenih za svaki sat tijekom godine odre ena je ukupna koli~ina toplinske i elektri~ne energije koju isporu~uje mikrokogeneracijsko postrojenje. Poznavanjem tih vrijednosti te donje ogrjevne vrijednosti goriva i stupnja iskoristivosti mikrokogeneracijskog postrojenja odnosno vršnog kotla mogu}e je izra~unati višak odnosno manjak elektri~ne energije koja je isporu~ena odnosno treba biti kupljena iz mreže kao i ukupnu godišnji potrošnju goriva. Rezultati analize pokazuju da je potrošnja goriva na licu mjesta u slu~aju korištenja mikrokogeneracije do 50% viša od potrošnje goriva u slu~aju odvojene proizvodnje što rezultira proporcionalnim povišenjem troškova za gorivo. Ipak, ukupna potrošnja goriva za istu koli~inu isporu~ene energije znatno je manja s obzirom da se nije uzela u obzir potrošnja goriva u elektranama da bi se nadomjestila elektri~na energija proizvedena u mikrokogeneracijskom postrojenju. t 95

32 Slika 10. Pokrivanje toplinskog optere}enja Slika 11. Udjeli pojedine komponente u pokrivanju ukupnog toplinskog optere}enja Tablica 4. Izra~un troškova zbog pove}anja potrošnje goriva Pretpostavljena teoretska efikasnost plinskog kotla u slu~aju odvojene opskrbe 0,90 Pretpostavljena teoretska elektri~na efikasnost mikrokogeneracije 0,335 Pretpostavljena teoretska toplinska efikasnost mikrokogeneracije 0,90 Pretpostavljeni teoretski ukupni stupanj efikasnosti mikrokogeneracije 0,565 Donja ogrijevna vrijednost goriva ,00 kj/m 3 Cijena plina (Gradska plinara Zagreb) 2,00 kn/m 3 Ukupno potro{eno plina sa klasi~nim kotlom ,53 m 3 Potro{nja vr{nog kotla ,93 m 3 Plin Ukupno potro{nja plina od strane mikrokogeneracije ,92 m 3 Tro{ak plina s klasi~nim kotlom ,05 kn Tro{ak plina u slu~aju kori{tenja mikrokogeneracije ,84 kn Dodatni tro{ak plina u slu~aju kori{tenja mikrokogeneracije ,79 kn 96