Solar and biomass mix — an effective solution for district heating
Ukraine needs modern comprehensive and effective solutions. So, we talk about them. Let us remind you that the sun and biomass do not compete, but complement each other. Mixing sun and biomass can increase efficiency and reduce emissions.
For example, solar heat helps avoid having to start up and shut down wood-chip boilers or operate them at partial load. It can even replace backup fossil fuel systems, which provide district heating networks with energy in summer.
A few years ago experts from Sweden and Austria showed promising case studies for a clever combination of biomass and solar thermal in district heating.
How to achieve an effective combination?
Jan-Olof Dalenbäck, Project Manager at CIT Energy Management and Professor at Chalmers University of Technology in Sweden, explained that a small pellet-fired DH network, below 1 MWth of capacity, was usually not the best candidate for solar integration, since it can be shut down and restarted while retaining high levels of efficiency.
However, larger biomass systems, for instance, between 1 and 100 MWth, have the advantage that their boilers run on wood chips. They take more time to be shut down and restarted, while partial load results in reduced efficiency, for example, below 20 % of nominal power. To prevent partial loading, the systems are usually equipped with a smaller fossil-fuel boiler or a buffer storage.
Of course, an alternative solution is the integration of a solar thermal field, which can provide a significant boost to boiler efficiency, reducing emissions and costs.
Real projects
Sweden
Однією з таких сонячно-біомасових систем у Швеції є мережа ЦТ, створена в 2010 році в Еллесі. Вона складається з котлів на біомасі з потужністю 4 МВт(т), сонячної батареї площею 1 000 м2 та буферного сховища об’ємом 200 м3.
Середньорічна частка сонячної енергії становить близько 10 %, а головна перевага сонячної інтеграції — це можливість вимкнення котла на біомасі влітку, за винятком кількох дощових або похмурих днів поспіль. У планах — збільшити розмір сонячної системи до 2 000 м2.
Austria
Такі проєкти тут поширені. У країні 16 із 32 електростанцій сонячних електростанцій об’єднані з біоенергетичною системою. Їх сонячні батареї коливаються від 100 м2 до 7 000 м2. Одним із факторів, що стимулюють такі розробки, є національна програма субсидій для великих сонячних теплових електростанцій площею понад 100 м2. Програма запущена у 2010 році та охоплює навіть заводи площею до 10 000 м2. Так покривається 40-45% інвестиційної вартості.
Однією з таких систем ЦТ із біомаси та сонячної енергії є об’єкт у Мюрццушлагу. Виробничі витрати на сонячних батареях становлять 35 євро/МВт-год, що трохи нижче значень біомаси від 37 до 38 євро/МВт-год.
За останні 20 років у сільській місцевості Австрії було встановлено понад 2 000 мереж ЦТ з біомаси. Наразі ж постачальники сонячних колекторів займаються модернізацією системи ЦТ з біомаси для ще більшої ефективності.
Заміна котлів на викопному паливі для літнього навантаження ЦТ
Самуель Кнабл з Австрійського інституту AEE INTEC в одному із інтерв’ю розповів про опитування серед комунальних підприємств ЦТ щодо основних причин інтеграції сонячної теплової енергії в біомасові проєкти в секторі ЦТ. Одна із причин — сонячна батарея може замінити резервні котли на викопному паливі, які використовуються винятково влітку, щоб уникнути роботи з частковим навантаженням.
Це також допомагає зменшити місцеві викиди, такі як пил і оксиди азоту, що утворюються під час спалювання біомаси, що робить біомасові проєкти ще більш цікавими.Крім того, Кнабл наголосив, що Австрія має програму повернення до 35% інвестицій в установку ЦТ на біомасі. Головна умова — щоб загальна ефективність мережі перевищувала 75 % – це, насправді, непросто для малих мереж у районах з низькою щільністю населення, де потрібні довгі труби. Сонячне ж тепло може значно допомогти досягти цілі.
Source: SDH.
