3. Monitorowanie kosztów, planowanie zasobów i dostaw biomasy dla energetyki
3.4. Łańcuch logistyczny od źródła do odbiorcy
Zaproponowany w pracy model AI jest symulacją łańcucha logistycznego od źródła do odbiorcy. Składa się on z sieci modułów operacyjnych, w tym warstwy wejściowej, warstwy ukrytej oraz warstwy wyjściowa tworząc kompletną sieć łańcucha logistycznego. Model rozpoczyna się od zdefiniowania logistycznych cech zaopatrzenie w biomasę, takie jak liczba zaangażowanych gospodarstw rolnych, średnie plony, początek i postęp w harmonogramie zbiorów, które pozwalają na zdefiniowanie ilości dostępnej biomasy w danej lokalizacji. Uwzględnia się również parametry fizyko-chemiczne dostępnej biomasy, takie jak zawartość wilgoci, chloru i wartość opałowa oraz inne. Wykorzystuje się tutaj koncepcję rachunku kosztów działań (ABC), gdzie elektrociepłownia postrzegana jest nie jako struktura organizacyjna lecz przez pryzmat działań i procesów niezbędnych do pozyskania biomasy o odpowiednich właściwościach fizyko-chemicznych. Kierujemy się zasadniczym założeniem ABC pokazując przyczyny powstawania kosztów, a zapotrzebowanie na określoną biomasę wynika z zapotrzebowania konieczne usługi (np. transport, certyfikacja i inne), co z kolei jest bezpośrednio związane z potrzebami i wymaganiami elektrociepłowni. System ABC pozwala na dokładne i rzetelne przypisywanie kosztów pośrednio do działań, procesów, usług w celu efektywnego zarządzania kosztami pozyskiwania biomasy.
Zasoby
Jakość/ilość biomasy opisano przy użyciu następujących parametrów: 1. Typ biomasy.
2. Dostępna ilość w wybranym miejscu. 3. Wartość opałowa.
4. Zawartość wilgoci (zakresy zmian w ciągu roku): 45-55%. 5. Zawartość chloru (zakresy zmian w ciągu roku).
6. Wartość rynkowa [PLN].
Magazyn i Transport (wybrany przypadek np. do elektrociepłowni Fortum Heat and Power Polska)
1. Odległość od miejsca dostawy. 2. Ilość w jednym załadunku.
111 Odbiorca:
Optymalizacja wilgotności, chloru, wartości opałowej
1. Produkcja energii elektrycznej i ciepła (na tej podstawie ustala się roczne zapotrzebowanie na biomasę).
2. Wilgotność i wartość opałowa. 3. Koszt wyprodukowanej energii.
Symulacja przepływu biomasy została wykonana z miejsc jej pozyskiwania do wybranej elektrociepłowni Fortum Heat and Power Polska. Rysunek 12 przedstawia kocioła fluidalny wielopaliwowy w tej elektrociepłowni, natomiast Rys. 13 pokazuje możliwości dostaw biomasa ze źródła do elektrociepłowni w Zabrzu [102, 103]. Moc elektryczna elektrociepłowni wynosi 75 MWe, natomiast cieplna – 145 MWc.
Zakres paliw (udziały energetyczne) : • węgiel 0 –100 %,
• biomasa (w tym biomasa agro) 0 –100 %, • RDF do 40 %,
• osady ściekowe lub muły węglowe.
Zakładana roczna produkcja: 730 GWh ciepło, 550 GWh energia elektryczna.
112
Wierzba energetyczna na własnych plantacjach lub pozyskiwana od krajowych producentów
190 000 Mg/rocznie 425 GWh/rok
Zrębki drewniane od krajowych producentów 120 000 Mg/rocznie 200 GWh/r
Pelety słomy od krajowych producentów 8 000 Mg/rocznie 30 GWh/r
PKS z Azji, Afryki, Ameryki Południowej 90 000 Mg/rocznie 400 GWh/r
Pelety z pestek słonecznika z Ukrainy 90 000 Mg/rocznie 400 GWh/r
113
Surowce do produkcji ciepła i elektrycznej z biomasy, w pierwszym rzędzie powinny pochodzić z własnych zasobów surowcowych. Ale jak widać z Tabeli 47, Fortum Power and Heat Polska w Zabrzu uwzględnia również możliwości importu biomasy spoza kraju. Prognozowane i wykorzystane ilości biomasy dla tego bloku energetycznego pokazano w Tabeli 48.
Tabela 47. Zapotrzebowanie na biomasę dla bloku energetycznego w Fortum Power and Heat Polska
w Zabrzu [materiały własne, 102]. Rodzaj biomasy Rzeczywisty
potencjał Mg/r Cena EURO/MWth Dostawca Zapotrzebowanie dla bloku GWh/r - kMg/r Wierzba z własnych plantacji 10 000 15,8 JSM Group 25 – 10 Wierzba od krajowych producentów 150 000 20,6 Dasos Ltd 400 – 180 Zrębki od krajowych producentów 100 000 17,2 wielu krajowych 200 - 90 Pelety słomy od krajowych producentów 75 000 22,4 wielu krajowych 30 - 8 PKS (Palm Kernel Shels) import z Afryki 110 000 25,6 Stabos Ltd 400 - 90 Pelety słonecznika – import z Ukrainy 100 000 28,4 wielu krajowych 400 - 90 Inne (odpady z oliwek, pelety ryżowe, itd.) 600 000 28 wielu - Razem 1 100 000 1455 - 468
Tabela 48. Prognozowane i wykorzystane ilości biomasy i węgla dla bloku energetycznego w Fortum
Power and Heat Polska w Zabrzu [materiały własne, 102].
Energia w paliwie [MWh] 2016 2017 2018 2019 2020 2021 Całkowita 2 805 157 2 813 422 2 829 932 2 846 461 2 846 461 2 846 461 Węgiel 1 963 610 1 406 711 1 414 966 1 423 230 1 423 230 1 423 230 Biomasa 841 547 1 406 711 1 414 966 1 423 230 1 423 230 1 423 230 Zużycie paliwa [Mg] Węgiel 314 178 225 074 226 395 227 717 227 717 227 717 Biomasa zakupiona 309 746 522 504 523 259 528 723 528 723 526 370 Biomasa własna 7 059 7 059 9 411 7 059 7 059 7 059 Razem biomasa 316 804 529 563 532 670 532 670 535 782 535 782 Źródła i dostępność biomasy agro w tonach na rok pokazano w Tabeli 49.
114
Tabela 49. Źródła i dostępność biomasy agro [t/r] dla bloku energetycznego w Fortum Power and Heat
Polska w Zabrzu [materiały własne, 102].
Wierzba Pelety słoneczn ika Pelety słomy Otręby PKS Oliwki Pelety
ryżowe Pelety kakao
Czipsy z moskitó w Masłos z Chipsy z cytrusów
Rodzaj wilgotna sucha sucha sucha such a
sucha sucha sucha sucha sucha wilgotna Ilość 25000 100000 20000 6000 570
000
160000 550000 20000 80000 10000 60000 Źródło Kraj Kraj
Ukraina Kraj Ukrain a Kraj Afry ka Hiszpani a, Portugal ia
Azja Azja USA Afryka Hiszpani a, Portugali a Cena PLN/GJ 26 33 32 34 32 32 32 32 32 32 30 Wartość opałowa GJ/Mg 8-9 14-17 14-17 15-18 14-18 15-17 14-17 14-17 7-12 14-18 7-12 Dostępno ść
słaba Słaba Słaba Trudna Stab ilna
Stabilna Trudna Trudna Stabilna Stabiln a stabilna Transport Samochodowy Samochodowy , kolej Samochodo wy, kolej Samochodow y, kolej
Kolej Kolej Kolej Kolej Kolej Kolej Samochodowy, kolej
Model logistyczny powinien być tak sformułowany, aby uwzględniał również możliwości transportowe paliw, liczbę jednostek transportujących oraz koszty związane z próbkowaniem i badaniami biomasy. Propozycję takiego rozwiązania logistycznego pokazano na Rys. 14. Pokazano również koszty pobierania i analiz próbek paliwa dla bloku energetycznego w Fortum Power and Heat Polska w Zabrzu.
115
Węgiel – 224 000 Mg/r Biomasa – 534 000 Mg/r Transport kolejowy Tra nsport drogowy
150 dostaw rocznie PKS z Azji, Afryki Pelet słonecznika Inne 1500 Mg/dostawa 90 000 t/r 90 000 t/r 354 000 t/r
Jedna dostawa każdego dnia 75 dostaw rocznie 65 dostaw rocznie 1140 ciężarówek/r 1200 Mg/dostawa 1400 Mg/dostawa 80 m3/ciężarówkę 2.6 ciężarówek/h 16 godzin dziennie Pobieranie i analiza próbek Pobieranie i analiza próbek Pobieranie i analiza próbek Pobieranie i analiza próbek 22 400 zł/r 90 000 zł/r 78 000 zł/r 3 342 000 zł/r
Całkowite koszty pobieranie i analiz: - tylko transport drogowy 5 062 400 zł/r - transport drogowy i kolejowy 3 532 400 zł/r
Rys. 14. Propozycja rozwiązania logistycznego i koszt pobierania i analiz próbek paliwa dla bloku energetycznego w Fortum Power and Heat Polska w Zabrzu [materiały własne, 102].
116